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Seegraswiesen speichern in wärmerem Meerwasser weniger Kohlenstoff
Seegräser und Makroalgen geben gelösten organischen Kohlenstoff ins Meer ab. Ein Teil davon widersteht dem schnellen mikrobiellen Abbau und kann zur Kohlenstoffspeicherung beitragen. In Mesokosmen sank dieser schwer abbaubare Anteil bei einer Erwärmung von 24 auf 28 Grad Celsius um rund 28 Prozent, während der Anteil leichter verwertbarer Verbindungen zunahm.
Bremen (Deutschland). Seegraswiesen gehören zu den sogenannten Blue-Carbon-Ökosystemen, die Kohlendioxid aufnehmen und Kohlenstoff längerfristig binden können. Bekannt ist vor allem die Speicherung organischen Materials im Sediment. Ein weiterer Weg führt über gelösten organischen Kohlenstoff, kurz DOC, den Seegräser und Algen an das Wasser abgeben. Ein Teil davon wird rasch von Mikroorganismen verwertet, andere Verbindungen bleiben deutlich länger erhalten.
Wie empfindlich dieser zweite Speicherweg auf steigende Meerestemperaturen reagiert, war bislang nur unzureichend geklärt. Forscher der Universidad de Cádiz (UCA) um Alba Yamuza-Magdaleno haben deshalb untersucht, wie Erwärmung die Menge und Zusammensetzung des gelösten organischen Kohlenstoffs in Küstengemeinschaften verändert.
Für das Experiment nutzte das Team 27 große Meerwasseraquarien am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT). Untersucht wurden die Seegräser Cymodocea nodosa und Zostera noltei, die Makroalge Caulerpa prolifera sowie das ursprünglich aus wärmeren Meeresregionen stammende Seegras Halophila stipulacea. Die Wissenschaftler kombinierten unterschiedliche Pflanzengemeinschaften mit Temperaturen von 24, 26 und 28 Grad Celsius. Die eigentliche Erwärmungsphase lief rund sechs Wochen.
Während des Versuchs erfasste das Team unter anderem Kohlenstoffstoffwechsel und DOC-Flüsse. Anschließend untersuchten die Forscher über 60 Tage bei konstant 18 Grad Celsius, welcher Anteil des zuvor unter den drei Temperaturstufen erzeugten gelösten organischen Kohlenstoffs durch Mikroorganismen abgebaut wurde. Beim DOC aus der 24-Grad-Behandlung verschwanden im Mittel 51 Prozent des anfänglichen DOC. Beim DOC aus der 26-Grad-Behandlung waren es 56 Prozent und beim DOC aus der 28-Grad-Behandlung bereits 65 Prozent.
Mit der Erwärmung verschob sich vor allem die Zusammensetzung des Kohlenstoffgemischs. Zwischen 24 und 28 Grad Celsius nahm der Anteil des schwer abbaubaren DOC im Mittel um rund 28 Prozent ab. Gleichzeitig stieg der relative Anteil leichter verwertbarer Verbindungen. Statistisch unterschieden sich die Fraktionen bei 24 und 28 Grad signifikant voneinander.
Das bedeutet allerdings nicht, dass unter wärmeren Bedingungen schlicht insgesamt weniger gelöster Kohlenstoff freigesetzt wurde. Die DOC-Produktion nahm je nach Bezugsgröße teilweise sogar zu. Entscheidend für die mögliche langfristige Speicherung war die Verschiebung des Verhältnisses zugunsten leichter abbaubarer Verbindungen. Die Erwärmung veränderte somit stärker die Qualität des Kohlenstoffs als den gesamten Kohlenstoffumsatz der Pflanzengemeinschaften.
„Seegraswiesen und Algenwälder gelten als natürliche Kohlenstoffspeicher. Wenn sich das Meer weiter erwärmt, könnten sie künftig deutlich weniger Kohlenstoff langfristig binden als bisher angenommen. Das ist wichtig, weil viele Klimamodelle bislang davon ausgehen, dass diese Ökosysteme dauerhaft große Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen“, erklärt Alba Yamuza-Magdaleno.
Die zusätzlich untersuchte invasive Art Halophila stipulacea spielte dabei kurzfristig eine deutlich geringere Rolle. Ihre Anwesenheit veränderte weder die Stoffwechselraten noch die DOC-Flüsse der Gemeinschaften wesentlich. Die stärksten und konsistentesten Veränderungen gingen in den Mesokosmen von der Temperatur aus.
Die Ergebnisse lassen sich nicht unmittelbar auf natürliche Seegraswiesen übertragen. Die Aquarien bilden Strömungen, Stürme und langfristige Veränderungen einer Küstengemeinschaft nur eingeschränkt ab. Zudem konnten die Forscher nicht vollständig trennen, welcher gelöste Kohlenstoff direkt von