Der Rückgang des Seegrases stellt Probleme für Kohlenstoffspeicherprojekte dar

Der Klimawandel ist ein immer drängendes Problem, und innovative Möglichkeiten zur Entfernung überschüssigen Kohlenstoffs aus der Atmosphäre stehen weiterhin im Fokus von Wissenschaftlern. Eine solche Kohlenstoffbindungsmethode nutzt eine unwahrscheinliche Senke – Seegras – eine Meeresblütenpflanze (Angiosperm), die in flachen Küstengewässern bis zu einer Tiefe von 50 m auf allen Kontinenten außer der Antarktis vorkommt.

Studien deuten darauf hin, dass sie, obwohl sie nur 0,2 % des Meeresbodens bedecken, die Fähigkeit haben, beträchtliche 15 % des ozeanischen Kohlenstoffs zu speichern. Die Rhizosphäre (eine unterirdische Zone, die Wurzeln und Rhizome umgibt, unterirdische Stängel, aus denen eine neue Pflanze sprießen kann) um diese Angiospermen herum ist eine erstklassige Mikroumgebung für Redoxreaktionen (Reduktion und Oxidation), die das umgebende Sediment mit organischer Substanz anreichern und die Kohlenstoffremineralisierung der Pflanze ermöglichen Komponenten.

Allerdings sind die weltweiten Seegrasbestände seit 1990 aufgrund lokaler Bedrohungen wie Küstenerosion, menschlicher Entwicklung und Eutrophierung (übermäßiges Algenwachstum aufgrund hoher Nährstoffkonzentrationen) sowie der globalen Erwärmung jährlich um 7 % zurückgegangen und stellen eine echte Bedrohung dar die Entnahme von Kohlenstoff aus den Ozeanen und der Atmosphäre.

Neue Forschung, veröffentlicht In Grenzen in der Meereswissenschaftenthüllt experimentelle Ergebnisse von Proben, die 2022 aus dem Golf von Aqaba im Roten Meer gesammelt wurden und verschiedene Elemente des kleinen (Blattlänge ~4–6 cm) tropischen Seegrases Halophila stipulacea enthielten, einer robusten Pflanze, die in einer Vielzahl von Sedimenten gedeiht . Dazu gehörten Wurzeln, Rhizome sowie junge und alte Blätter, die zu kleinen Partikeln zermahlen und 25 Tage lang in einer Sedimentaufschlämmung suspendiert wurden.

Neta Soto von der Ben-Gurion-Universität des Negev, Israel, und Kollegen haben die Veränderungen bestimmter Elemente und Verbindungen (Eisen, Schwefelwasserstoff, Sulfat und gelöster anorganischer Kohlenstoff) im Porenwasser der Aufschlämmung im Laufe der Zeit gemessen, um die Remineralisierungsraten zu bestimmen die verschiedenen Seegrasbestandteile.

Das Forschungsteam fand heraus, dass der schnellste Abbau und Anstieg des gelösten organischen Kohlenstoffs in Rhizomen stattfand (aufgrund der hohen Konzentrationen an Zucker und Stärke), gefolgt von jungen Blättern, dann Wurzeln und schließlich alten Blättern. Die Remineralisierung der Rhizome war 15 Tage lang anhaltend hoch, bevor dieser Prozess schnell abzunehmen begann, während die Remineralisierung junger Blätter die der Rhizome übertraf, allerdings erst mit einer Verzögerung von fünf Tagen. An einer der Probenstellen konnte bereits nach 48 Stunden ein Rückgang der Wurzelremineralisierung beobachtet werden.

Bei hohen anaeroben Remineralisierungsraten stellten Soto und Kollegen einen daraus resultierenden Verlust der organischen Kohlenstoffspeicherung im umgebenden Sediment von 50 % durch Rhizome, 30 % durch junge Blätter und jeweils 15 % durch alte Blätter und Wurzeln fest. Dies bedeutet, dass die unterirdische Biomasse der Wurzeln aufgrund langsamerer Zersetzungsraten eine wichtige Senke für organischen Kohlenstoff darstellt, während oberirdische Elemente gelösten organischen Kohlenstoff schneller wieder in die Wassersäule abgeben.

In Aufschlämmungen mit Rhizomen und jungen Blättern herrschten hohe Schwefelwasserstoffkonzentrationen vor, wobei die Sterblichkeitsrate durch die Anreicherung dieser Verbindung, die für sauerstoffatmende Organismen giftig ist, erhöht ist. Bei der Zersetzung entsteht mehr Sulfid, wodurch eine positive Rückkopplungsschleife entsteht, die sich negativ auf die umliegenden Seegraspflanzen auswirkt. Durch den Rückgang des Seegrases wird dadurch verhindert, dass die Pflanzen Sauerstoff zu ihren Wurzeln transportieren und diesen in die Rhizosphäre ausstoßen können, wobei anoxische Bedingungen die Atmung von Graborganismen und die verschiedenen Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs hemmen.

Tatsächlich stellten die Wissenschaftler an den Untersuchungsstandorten fest, dass Sauerstoff im flacheren Teil des Beckens bis zu einer Wassertiefe von 20 m nur 3 mm in das Sediment eindringt. Die mangelnde Grabaktivität kann auch zur Produktion von Methan führen, einem schädlichen Treibhausgas, das über einen Zeitraum von 100 Jahren ein 28- bis 34-faches Erwärmungspotenzial wie Kohlendioxid aufweist.

Zusätzlich zu biologischen Prozessen, die sich auf die Speicherung von blauem Kohlenstoff auswirken (der von den Weltmeeren und Küstenökosystemen aufgenommene Kohlenstoff), spielt die Korngröße von Sedimenten eine wichtige Rolle bei der Öffnung des Porenraums, während der Standort windverwehte Mineralien im Staub bereitstellt, die lebenswichtige Elemente transportieren der Kohlenstoffkreislauf. Der Rückgang der Seegrasbestände ist daher nicht nur ein Problem für den Kohlenstoffabbau, sondern wirkt sich auch negativ auf die Versauerung der Ozeane aus und verschlimmert die Zerstörung der Korallenriffe in den letzten Jahren.

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