Seegraswiesen an den Küsten sollen Kohlendioxid aus der Atmosphäre holen und so beim Kampf gegen den Klimawandel helfen. Eine neue Studie eines internationalen Forscherteams um den Biogeochemiker Dr. Bryce Van Dam vom Helmholtz-Zentrum Hereon zeigt nun jedoch, dass Seegraswiesen mehr Kohlendioxid abgeben können als sie aufnehmen. Ob die Rekultivierung von Seegraswiesen sinnvoll ist, hängt letztlich vom Standort ab.

Natürlicher Kohlendioxid-Speicher: Seegras

Natürliche Kohlendioxid-Speicher an den Küsten wurden in der Vergangenheit vielerorts zerstört. Zu diesen natürlichen Speichern zählen Mangrovenwälder, Salzwiesen und sogenannte Seegraswiesen. Beim Seegras handelt es sich um Wasserpflanzen, die in flachem, lichtdurchflutetem Wasser gedeihen und sich mit ihren Wurzeln im weichen Boden verankern. Für viele Tierarten wie etwa den in tropischen Gewässern lebenden Seekühen sind sie ein wichtiger Weidegrund und gelten gleichzeitig weltweit als Kinderstube für zahlreiche Jungfische. Alle diese Pflanzen nehmen CO2 auf, um ihr Gewebe aufzubauen. Sterben die Pflanzen, lagern sie sich am Boden im Sediment ab. Auf diese Weise bleibt ein Teil des Kohlendioxids, das die Pflanzen ursprünglich aus der Luft aufgenommen haben, für längere Zeit im Sediment gespeichert.

Die Wiederaufforstung von Mangrovenwäldern und die Regenerierung von Salz- und Seegraswiesen werden heute unter dem Begriff Blue-Carbon-Methoden zusammengefasst. Aus Sicht vieler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gehören sie zu den wichtigsten, weil natürlichen, Maßnahmen, um den Klimawandel zu bekämpfen, obwohl diese Methoden ursprünglich eher dem Küstenschutz und der Wiederherstellung dieser wertvollen Ökosysteme dienen sollten.

Seegras nimmt weniger Kohlendioxid auf als lange gedacht

Wie der Biogeochemiker Dr. Bryce Van Dam vom Helmholtz-Zentrum Hereon jetzt nachweisen konnte, ist die Bekämpfung des Klimawandels durch die Rekultivierung von Seegraswiesen allerdings nicht so einfach, wie die Fachwelt bisher gedacht hat. Denn manche Seegraswiesen geben mehr Kohlendioxid an die Atmosphäre ab, als sie speichern. Diese überraschende Erkenntnis, die das Team um Bryce Van Dam jetzt im Fachmagazin Science Advcances veröffentlicht hat, ist enorm wichtig, um künftig das tatsächliche Klimaschutzpotenzial von Seegraswiesen richtig zu berechnen.

Seegraswiesen kommen an vielen Küsten der Welt vor, auch in Europa. In den Tropen sind sie am weitesten verbreitet.

„Durch unsere Messungen in Seegraswiesen vor der Küste Floridas konnten wir zeigen, dass vor allem diese tropischen Seegraswiesen in der Summe teils deutlich weniger Kohlendioxid aufnehmen als lange gedacht“, sagt Bryce Van Dam, der im Hereon-Institut für Kohlenstoff-Kreisläufe forscht. „Im Gegenteil: An manchen Küsten geben sie sogar verstärkt CO2 ab.“

Das liege daran, dass an den Pflanzen und im Sediment viele chemische Prozesse abliefen, die andere Fachleute bislang bei der Bilanzierung der Kohlendioxid-Aufnahme vernachlässigt hätten.

Gelöste Karbonate spielen die Hauptrolle

Grundsätzlich schlucken die Meere sehr viel Kohlendioxid – etwa ein Viertel des menschengemachten CO2. Die Hauptrolle in diesem Wechselspiel zwischen Atmosphäre und Ozean spielen die gelösten Karbonate, die durch Gesteinsverwitterung ins Meer gelangen. Karbonate binden – vereinfacht ausgedrückt – Kohlendioxid, das aus der Atmosphäre stammt und schließlich im Meerwasser gespeichert wird. Je mehr Karbonat das Wasser enthält, desto mehr Kohlendioxid kann es letztlich aufnehmen.

Im warmen Wasser der Tropen aber funktioniert das nicht ganz so reibungslos. Die Stoffwechselprozesse der Seegraspflanzen führen bei Wärme dazu, dass das gelöste Karbonat zu Kalk umgewandelt wird, der dann zu Boden rieselt. Damit geht Karbonat verloren, das sonst Kohlendioxid binden würde. „Das führt dazu, dass diese Seegraswiesen kaum Kohlendioxid binden, sondern im Gegenteil durch verschiedene andere biochemische Prozesse eher Kohlendioxid freisetzen“, erklärt Prof. Helmuth Thomas, am Hereon Spezialist für Biogeochemie, Leiter des Hereon-Instituts für Kohlenstoffkreisläufe und Co-Autor der aktuellen Studie.

Zwei Methoden kombiniert

Das internationale Team unter der Leitung des Hereons hat erstmals eine neue Kombination von Methoden angewendet, um ein vollständiges Kohlenstoffbudget zu erstellen. Dieses ermöglicht ihnen, das gesamte in dem Ökosystem erzeugte und verbrauchte CO2 zu erfassen. Die erste Methode, die sich „Eddy Kovarianz“ nennt, misst den direkten CO2-Austausch zwischen dem Wasser und der Atmosphäre. Dieser Ansatz wird seit vielen Jahren in terrestrischen Ökosystemen verwendet. Das Team des Hereons gehört zu einer Gruppe Forschenden, die diesen Ansatz nun auch in Küstengewässern nutzt.

Mit der zweiten, ähnlichen Methode, haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Austausch von Bikarbonat und anderen Chemikalien zwischen dem Sediment und dem Wasser gemessen. Anschließend haben sie mit geochemischen Probenahmen die vielen Prozesse in den Sedimenten gemessen, die in Wechselwirkung miteinander treten und schlussendlich dafür sorgen, dass CO2 erzeugt oder verbraucht wird. „Das neue an dieser Studie ist, dass wir all diese Ansätze am selben Ort zur selben Zeit miteinander kombiniert haben“, sagt Bryce van Dam. „Durch die Verknüpfung der Messungen im Sediment mit entsprechenden Messungen im Wasser und in der Luft konnten wir die Prozesse, die das Ökosystem zur Speicherung oder Freisetzung von CO2 betreibt, nachvollziehen und in unseren Ergebnissen berücksichtigen.“

Blue-Carbon-Maßnahmen reichen nicht aus

Auf der Suche nach Möglichkeiten, wie die Staaten ihre Ziele zur Kohlenstoffreduktion im Rahmen des Pariser Abkommens erreichen können, erscheinen die Blue-Carbon-Maßnahmen vielversprechend. Doch van Dam ordnet ein:

„Wir können uns nicht auf Blue-Carbon-Maßnahmen verlassen, um das CO2 auszugleichen, das wir durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe in die Atmosphäre bringen. Vielmehr müssen wir zuerst die CO2-Emissionen reduzieren und dann die Küstenlebensräume schützen, um von den vielen ökonomisch und ökologisch wichtigen Leistungen zu profitieren, die sie uns bieten – auch wenn erhöhte CO2-Speicherung nicht immer dazugehört.”

Neben dem Helmholtz-Zentrum Hereon waren Forschende vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, der Florida International University, der University of Florida, und der North Carolina State University beteiligt.

Originalpublikation: Calcification-driven CO2 emissions exceed “Blue Carbon” sequestration in a carbonate seagrass meadow Van Dam et al., Sci. Adv. 7, eabj1372 (2021)