Seegraswiesen, Meeresböden, Muschelriffe und Algenwälder können Kohlenstoff aufnehmen und zurückhalten. Doch wie viel davon bleibt tatsächlich langfristig gespeichert? Diese Literaturübersicht vergleicht die Kohlenstoffspeicherung in vier marinen Lebensräumen der Nord- und Ostsee. Die Ergebnisse zeigen, welche Prozesse für eine dauerhafte Bindung entscheidend sind, wo erhebliche Wissenslücken bestehen und welche Bedeutung dies für den natürlichen Klimaschutz hat.

Kohlenstoffaufnahme ist nicht gleich dauerhafte Speicherung

Marine Ökosysteme spielen eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Pflanzen und Algen nehmen durch Photosynthese Kohlendioxid auf, während organisches Material in Meeresböden abgelagert werden kann. Ob dieser Kohlenstoff langfristig gebunden bleibt oder durch biologische und physikalische Prozesse wieder freigesetzt wird, hängt jedoch stark von den jeweiligen Umweltbedingungen ab.

Die wissenschaftliche Literaturübersicht „Retentive structures of carbon in the North and Baltic Seas“ untersucht diese Zusammenhänge für vier Lebensräume: Seegraswiesen, subtidale Sedimente – also dauerhaft unter Wasser liegende Meeresböden –, biogene Riffe aus Muscheln und Austern sowie Großalgenwälder.

Die Analyse macht deutlich, dass die Kohlenstoffspeicherung nicht allein anhand der aufgenommenen Kohlenstoffmenge bewertet werden kann. Entscheidend sind auch die Stabilität der Speicher, der Transport von organischem Material und die Prozesse, durch die Kohlenstoff wieder in den Kreislauf gelangt.

Vier Lebensräume mit unterschiedlichen Speicherfunktionen

Den größten Anteil an den regionalen Kohlenstoffvorräten haben aufgrund ihrer weiten Verbreitung die Sedimente des Meeresbodens. Allerdings wird ein erheblicher Teil des abgelagerten organischen Materials wieder abgebaut oder durch Strömungen und Wellen aufgewirbelt. Besonders tiefe, strömungsberuhigte Bereiche wie die Norwegische Rinne bieten günstige Bedingungen für eine langfristige Speicherung.

Seegraswiesen sind dagegen besonders effiziente Kohlenstoffspeicher bezogen auf ihre Fläche. Ihre Blätter verlangsamen die Wasserströmung und fördern die Ablagerung organischer Partikel. Gleichzeitig stabilisieren ihre Wurzeln den Meeresboden und schützen gespeicherten Kohlenstoff vor erneuter Aufwirbelung. Aufgrund ihrer vergleichsweise geringen räumlichen Ausdehnung ist ihr Beitrag zur gesamten regionalen Kohlenstoffbilanz jedoch begrenzt.

Auch Muschelriffe beeinflussen den Kohlenstoffkreislauf. Muscheln filtern organische Partikel aus dem Wasser und fördern deren Ablagerung am Meeresboden. Gleichzeitig kann bei der Bildung ihrer Kalkschalen Kohlendioxid freigesetzt werden. Ob Muschelriffe insgesamt als Kohlenstoffsenken oder -quellen wirken, ist deshalb weiterhin wissenschaftlich umstritten.

Großalgenwälder wiederum nehmen während ihres Wachstums große Mengen Kohlenstoff auf. Ein Teil gelangt mit abgelöstem Pflanzenmaterial in tiefere Meeresbereiche, wo er langfristig gespeichert werden kann. Besonders interessant ist dabei Fucoidan, eine von Braunalgen abgegebene organische Verbindung, die vergleichsweise schwer abgebaut wird. Wie viel Kohlenstoff auf diesem Weg dauerhaft gebunden bleibt, ist allerdings noch nicht ausreichend geklärt.

Menschliche Eingriffe gefährden die Speicherfunktion

Die Literaturübersicht zeigt, dass menschliche Aktivitäten die Kohlenstoffspeicherung in Nord- und Ostsee auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Nährstoffeinträge, Grundschleppnetzfischerei, Verschmutzung, Übernutzung und klimatische Veränderungen haben in der Vergangenheit zum Rückgang wichtiger mariner Lebensräume beigetragen. Besonders deutlich wird dies bei Seegraswiesen und Algenwäldern. Hohe Nährstoffeinträge können das Algenwachstum im Wasser fördern, die Lichtverfügbarkeit verringern und damit das Wachstum der am Meeresboden lebenden Pflanzen beeinträchtigen. Die Verringerung von Nährstoffeinträgen hat in einigen Regionen bereits zur Erholung von Seegrasbeständen beigetragen.

Auch Eingriffe in den Meeresboden können die Kohlenstoffspeicherung verändern. Beispielsweise wirbelt die Grundschleppnetzfischerei Sedimente auf und kann dadurch den Abbau organischen Kohlenstoffs begünstigen. Wie stark dieser Effekt ausfällt, unterscheidet sich jedoch zwischen den untersuchten Regionen und Studien. Der Klimawandel bringt zusätzliche Unsicherheiten mit sich. Steigende Wassertemperaturen können den mikrobiellen Abbau organischer Substanz beschleunigen. Gleichzeitig gefährden marine Hitzewellen und veränderte Strömungsbedingungen empfindliche Lebensräume.

Bessere Daten als Grundlage für natürlichen Klimaschutz

Eine zentrale Schlussfolgerung der Studie ist, dass die bestehenden Daten für belastbare regionale Kohlenstoffbilanzen noch nicht ausreichen. Die verfügbaren Untersuchungen unterscheiden sich erheblich hinsichtlich ihrer Methoden, räumlichen Abdeckung und berücksichtigten Prozesse. Hinzu kommt, dass Kohlenstoff zwischen verschiedenen Lebensräumen transportiert wird. Organisches Material aus Seegraswiesen oder Algenwäldern kann beispielsweise später in tieferen Sedimenten abgelagert werden. Werden beide Speicherleistungen unabhängig voneinander addiert, besteht die Gefahr, denselben Kohlenstoff mehrfach zu erfassen.

Die Autorinnen und Autoren betonen deshalb die Notwendigkeit harmonisierter Monitoringverfahren, räumlich differenzierter Untersuchungen und verbesserter Modelle. Auch die Freisetzung anderer Treibhausgase wie Methan und Lachgas muss berücksichtigt werden, um die tatsächliche Klimawirkung mariner Lebensräume zu bewerten. Für den natürlichen Klimaschutz bedeutet dies: Der Schutz und die Wiederherstellung intakter Meeresökosysteme können wichtige Beiträge leisten. Um ihre Klimaschutzwirkung zuverlässig zu bestimmen und Maßnahmen gezielt zu planen, müssen die zugrunde liegenden Kohlenstoffprozesse jedoch besser verstanden werden.

Die wissenschaftliche Literaturübersicht entstand im Rahmen des Forschungsprojekts "Stärkung des Kohlenstoffspeicherpotenzials von Nord- und Ostsee". Das Projekt untersucht das Kohlenstoffspeicherpotenzial von Nord- und Ostsee unter guten ökologischen und Umweltbedingungen.