Untersuchungen haben ergeben, dass Teiche mehr Treibhausgase freisetzen, als sie speichern

Obwohl von Menschen angelegte Teiche Treibhausgase sowohl binden als auch freisetzen, könnten sie zusammengenommen Nettoemittenten sein, wie aus zwei verwandten Studien von Cornell-Forschern hervorgeht.

Die Studien beginnen, die erheblichen Auswirkungen zu quantifizieren, die sowohl von Menschen angelegte als auch natürliche Teiche auf den globalen Treibhausgashaushalt haben, Messungen, die noch nicht vollständig verstanden sind.

„Globale Klimamodelle und -vorhersagen basieren auf einer genauen Erfassung der Treibhausgasemissionen und der Kohlenstoffspeicherung“, sagte Meredith Holgerson, Assistenzprofessorin für Ökologie und Evolutionsbiologie am College of Agriculture and Life Sciences und leitende Autorin der Studien. Nicholas Ray, Postdoktorand in Holgersons Labor, ist Co-Autor beider Arbeiten.

Holgerson und Kollegen haben zuvor geschätzt, dass Teiche – definiert als 5 Hektar (12 Acres) oder weniger, von denen es auf der Erde 1 Milliarde geben könnte – 5 % der weltweiten Methanemissionen in die Atmosphäre ausmachen könnten. Aber ohne genaue Messungen in vielen Gewässern könnte die tatsächliche Zahl nur die Hälfte oder sogar das Doppelte dieses Prozentsatzes betragen. Gleichzeitig liegen nur sehr wenige Schätzungen über die Kohlenstoffeinlagerungsraten in Teichen vor.

Ein Artikel: „Hohe Kohlenstoffverlagerungsraten im Zusammenhang mit der autochthonen Produktion in künstlichen Teichen“, veröffentlicht in der Zeitschrift Briefe zur Limnologie und Ozeanographieuntersucht, wie viel Kohlenstoff in 22 Cornell Experimental Ponds gebunden ist.

Die identischen Teiche – es gibt 50 – wurden 1964 angelegt und boten streng kontrollierte Umgebungen mit detaillierten Aufzeichnungen aus früheren Studien. Mithilfe der Daten konnten Holgerson und Ray bewerten, wie Managementaktivitäten zur Kohlenstoffspeicherung beitrugen.

In der Studie untersuchten die Forscher die bisherigen Bewirtschaftungsaktivitäten und nahmen außerdem Sedimentkerne und Messungen der Sedimentdicke für jedes der 22 Untersuchungsteiche vor. Sie maßen die Kohlenstoffmenge im Sediment, extrapolierten diese Messungen auf den gesamten Teich und dividierten diese Zahl durch das Alter des Teichs, um die jährlich pro Quadratmeter gebundene Kohlenstoffmenge zu ermitteln, eine Zahl in der gleichen Größenordnung wie Feuchtgebiete und Mangroven und mehr als Seen.

Sie fanden außerdem heraus, dass die Kohlenstoffeinlagerungsraten durch Wasserpflanzen (die groß genug sind, um gesehen zu werden), Fische und die Zugabe von hohen Stickstoffgehalten im Vergleich zu Phosphor beeinflusst werden, Nährstoffe, die in einem statischen Teich möglicherweise nicht erneuert werden und begrenzt werden. Die richtigen Arten und Verhältnisse der zugesetzten Nährstoffe fördern das Pflanzenwachstum, wobei Kohlenstoff für die Zellen genutzt wird und sich beim Absterben der Pflanzen auf dem Teichboden ablagert.

Obwohl Daten zur Speicherung von organischem Kohlenstoff in natürlichen Teichen fehlen, haben die Forscher ihre Ergebnisse extrapoliert, um die Gesamtkohlenstoffverlagerungsrate in natürlichen und künstlichen Teichen weltweit abzuschätzen. Sie kamen zu dem Schluss, dass natürliche und künstliche Teiche 65 bis 87 % der geschätzten Gesamtspeichermenge aller Seen binden, was darauf hindeutet, dass Wissenschaftler die Kohlenstoffbindung in Teichen und Seen weltweit unterschätzen.

Die zweite Studie, „Hohe intrasaisonale Variabilität der Treibhausgasemissionen aus angelegten Teichen in gemäßigtem Klima“, veröffentlicht in der Zeitschrift Geophysikalische Forschungsbriefeuntersuchten die saisonalen Emissionen von Treibhausgasen (hauptsächlich Kohlendioxid und Methan) aus vier der Cornell Experimental Ponds.

In der Studie haben die Forscher während der eisfreien Zeit im Jahr 2021 etwa alle zwei Wochen die Gasemissionen aus den Teichen gemessen.

„Globale Schätzungen der Treibhausgasbilanz von Teichen sind äußerst unsicher, teilweise aufgrund fehlender zeitlicher Messungen“, sagte Ray, der Hauptautor der Studie. Die Forscher fanden heraus, dass Methan – ein Treibhausgas, das 25-mal stärker ist als Kohlendioxid – den größten Teil des jährlich ausgestoßenen Gases ausmacht und dass die Kohlendioxid- und Methanemissionen je nach Jahreszeit stark schwanken.

Teiche absorbierten Kohlendioxid in den frühen Sommermonaten, als die Pflanzen wuchsen, und gaben es später im Jahr wieder ab, wenn die Pflanzen verrotteten. In den warmen Monaten wurde Methan ausgestoßen, die wöchentlichen Schwankungen der Emissionen waren jedoch hoch, was darauf hindeutet, dass für eine genaue Bilanzierung häufige Probenahmen erforderlich sind.

Die Forscher fanden heraus, dass sich Methan ansammelte, wenn das Wasser geschichtet war (eine Schicht warmen Wassers, die auf dem kalten Grundwasser lag), was insgesamt zu höheren Emissionen führte, als wenn das Wasser durch Wind oder plötzliche Abkühlung vermischt wurde. Das liegt daran, dass Mikroorganismen auf dem Teichgrund, die Methan produzieren, sauerstoffarme Bedingungen benötigen, die durch Vermischung gestört werden.

Wenn die Ergebnisse der beiden Arbeiten zusammen betrachtet werden, sind Teiche Nettoemittenten von Treibhausgasen, da die Methanfreisetzung die in den Sedimenten gespeicherte Kohlenstoffmenge übersteigt. Die Erkenntnisse bieten aber auch die Möglichkeit, den Methanausstoß durch Bubbler oder Unterwasserzirkulatoren zu reduzieren.

„Wenn wir diese Methanzahl reduzieren könnten, könnten wir diese Teiche möglicherweise von Nettoemittenten zu Nettosenken machen, aber wir müssen dieses Methan in den Griff bekommen“, sagte Holgerson.