CO2-Senker – Seegraswiesen als Klimaretter

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Forscher haben festgestellt, dass Seegras einen entscheidenden Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel leisten kann. João Silva vom Zentrum für Meereswissenschaften CCMAR der Uni Algarve ist einer der Wissenschaftler, die versuchen herauszufinden, wie sich Seegras möglichst effizient im Kampf gegen den Klimawandel einsetzen lässt

Laut Weltklimarat haben die Ozeane seit 1970 mehr als 90 Prozent der zusätzlichen (menschengemachten) Wärme aus der Erdatmosphäre aufgenommen und sich dadurch kontinuierlich erwärmt. Die Erwärmung der Meere führt u. a. dazu, dass sich Wasserschichten schlechter durchmischen. Deshalb sind viele Meeresbewohner nicht mehr mit ausreichend Sauerstoff und lebenswichtigen Nährstoffen versorgt. Hinzu kommt, dass durch die vermehrte Aufnahme von CO2 – circa 30 Prozent der menschengemachten Kohlendioxidemissionen – der pH-Wert sinkt und die Ozeane zunehmend versauern. Dies kann den Meeresbewohnern schaden, vor allem Schnecken, Muscheln und anderen wirbellosen Lebewesen, die auf ein Kalkskelett angewiesen sind, denn saureres Wasser behindert die Kalkbildung oder kann bestehende Kalkschalen auflösen.

Seegraswiesen können helfen das Schicksal des 21. Jahrhunderts zu verhindern, denn sie nehmen eine Menge Kohlendioxid auf und wirken somit der Versauerung der Ozeane und der Erderwärmung entgegen. Sie sollen als CO2-Senker sogar effektiver als Regenwälder sein, da Seegras das schädliche Treibhausgas im Rhizom bunkert, das selbst nach dem Absterben der Pflanze im Meeresboden bleibt, so dass das Kohlendioxid dort für viele hundert Jahre versiegelt bleibt. Das hat einen unersetzlichen Vorteil für die Entwicklung des Klimas.

„Das unscheinbare Seegras steckt voller Wunder“, so João Silva vom CCMAR, der seit 20 Jahren diese Pflanzen erforscht. „Jungen Fischen, Krebsen, Muscheln und Seepferdchen bieten Unterwasser-wiesen Unterschlupf und Nahrung, dem Meeresboden Halt, dem Wasser Sauberkeit und Sauerstoff, den Fischern reiche Fanggründe und der Küste Schutz vor Erosion. Selbst die abgestorbenen Blätter, die an den Stränden angeschwemmt werden, haben ihren Zweck: Sie dienen der Dünenflora als Dünger. Und sie sind ausgezeichnete CO2-Senker“, zählt er begeistert auf. Obwohl ihre zentrale Rolle in den Ökosystemen seit Jahrzehnten bekannt ist, gelangten die Seegraswiesen als CO2-Senker erst vor Kurzem in die internationalen Schlagzeilen. Vor allem nachdem die Biologin Marianne Holmer, Professorin und Institutsleiterin an der süddänischen Universität in Odense, mit der Botschaft, dass ein Hektar Seegras so viel Kohlendioxid binden kann wie zehn Hektar Wald, für Aufsehen sorgte. João Silva führt bereits seit 2000 Studien in diesem Bereich.

In der Ria Formosa kommen drei Seegrasspezies vor: Zostera marina, Zostera noltei und Cymodocea nodosa. Sie nehmen das Kohlendioxid stets vom Wasser auf – auch wenn sie sich im Watt befinden und daher bei Niedrigwasser trocken liegen, wie die Zostera noltei. „Ihre Blätter sind sehr dicht. Selbst nachdem sie Stunden im Trocknen lagen, sind sie noch feucht und nehmen fortgehend Kohlendioxid aus dem Wasserfilm zwischen ihnen auf. Was dazu führt, dass das Wasser fortgehend CO2 aus der Atmosphäre aufnimmt, denn das Kohlendioxid gelangt aufgrund der Differenz im CO2-Partialdruck in den Ozean. Ein Gas strömt immer vom Bereich des höheren Partialdrucks (Atmosphäre) in den Bereich des niedrigeren Drucks (Ozean). Kohlendioxid wird so lange im Meer gelöst, bis der Partialdruck in der Atmosphäre und im Meer gleich ist“, erklärt der Wissenschaftler. Kurz: Umso mehr CO2 das Seegras bindet, umso mehr wird vom Ozean aus der Atmosphäre aufgenommen.

Doch die Seegraswiesen schwinden. Laut der Roten Liste der Weltnaturschutzunion (IUCN) schrumpft die Seegrasfläche weltweit um 1,5 Prozent pro Jahr. Besonders betroffen ist das Mittelmeer, wo sich das Wasser rapide erwärmt. Laut Wissenschaftlern des spanischen Mittelmeer-Forschungsinstituts Imedea könnte das dort heimische Neptungras (Posidonia oceanica) als Folge der Erderwärmung bereits Mitte des Jahrhunderts nahezu völlig verschwunden sein. Dabei sind insbesondere Neptungraswiesen, durch die Länge der Pflanzen, die größten Kohlendioxidspeicher unter den Seegräsern.

In der Ria Formosa haben die Wasserpflanzen nicht nur mit der Erderwärmung zu kämpfen. Bei Niedrigwasser werden die Pflanzenteppiche aus Zostera noltei, die etwa 1.400 Hektar im Lagunensystem einnehmen, von den Muschelsammlern zerstört. „Nicht nur zertreten sie das Seegras, sondern buddeln auch Löcher ins Watt. Dies führt zur Zerstörung der Pflanzen. Aber das Seegras erholt sich relativ schnell, d. h. es wächst schnell nach, sodass die Muschelsammler kein so großer Störfaktor sind“, so Silva und fügt hinzu „Seegras und Muschelsammler koexistieren seit eh und je in der Ria Formosa, es herrscht ein gewisses Gleichgewicht. Dennoch sollte die Aktivität reguliert werden. Nicht verboten, aber reguliert.“

Anders ist die Situation der Seegraswiesen aus Zostera marina und Cymodocea nodosa, die stets unter Wasser sind und nur 200 Hektar ausmachen. Vor allem Boote fügen diesen Unterwasserwiesen schweren Schaden zu – nicht mit dem Propeller, sondern mit dem Anker, der das Seegras ausreißt. Das Problem sei durch das Anbringen von Bojen leicht zu lösen. „Im Mittelmeer wurde zum Schutz der Seegraswiesen an exponierten Stellen das Ankern verboten und zum Festmachen Bojen ausgelegt“, erklärt Silva. „Hier haben innerhalb des Naturparks der Ria Formosa mehrere Behörden das Sagen, aber Handeln tut keine“, bedauert er.

Hinzu kommt, dass der Naturtourismus in der Ria Formosa zugenommen hat, „aber die Behörden mit der Regulierung nicht nachkommen“, weiß der Wissenschaftler zu berichten. „Dutzende Boote bringen täglich Touristen dorthin, um Seepferdchen zu beobachten. Obwohl bekannt ist, dass diese Tiere sehr sensibel sind und in enormen Stress geraten und auch ihre Population wegen illegalem Fang für den Export nach Asien, der Nebenfischerei, Freizeitaktivitäten in den Gewässern der Ria oder Umweltverschmutzung, von etwa zwei Millionen auf nur 100.000 zurückgegangen ist, tauchen die Freizeitanbieter mit ihren Kunden ab, fangen die Seepferdchen und machen Fotos. Dabei zertreten und zerstören sie auch das Seegras und somit den Lebensraum dieser ohnehin gefährdeten Tiere“, bedauert Silva. Dies ist auch der Grund, weshalb das CCMAR an der Schaffung von zwei Naturreservaten für diese Meeresbewohner beteiligt ist, in denen jegliche menschliche Aktivitäten verboten sein werden. Einzige Ausnahme stellen wissenschaftliche Studien zum Schutz der Seepferdchen dar. In diesen Gebieten wird das CCMAR nicht nur im Zentrum gezüchtete Seepferdchen auswildern, sondern auch Seegras aufforsten.

Dafür ist ein neues Projekt gestartet worden. Nachdem João Silva Studien durchführte, bei denen es um die Folgen des Klimawandels für das Seegras ging, wollen er und sein Team nun erforschen, wie die Wasserpflanze bei der Minderung der Klimawandelfolgen eingesetzt werden kann. Vor allem, ob und wie das Seegras für diesen Kampf gewappnet werden kann.

„Da bekannt ist, dass die marinen Ökosysteme bei der CO2-Bindung effizienter als Ökosysteme an Land sind, wird weltweit auf die gezielte Anpflanzung von Seegras gesetzt. Doch derzeit sind die Ökosysteme nicht im Stande, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu erholen, wie der Klimawandel voranschreitet. Daher arbeiten wir an einem neuen Konzept. Dem der unterstützten Evolution“, erklärt der Wissenschaftler. „Es geht nicht um Genmanipulation, sondern darum, ein Stressgedächtnis in den Pflanzen zu schaffen.“

Hitze, Trockenheit, Kälte, Insektenbefall – in einem Pflanzenleben gibt es Situationen, die gefährlich sind. Doch Pflanzen verfügen über besondere Strategien, um mit diesen Stressfaktoren zurechtzukommen: Sie entwickeln ein sogenanntes Stressgedächtnis, das es ihnen ermöglicht, sich vor neu auftretendem Stress zu schützen. „Zum Beispiel Hitzewellen, die immer häufiger vorkommen. Wenn eine Pflanze in einer juvenilen Phase einem solchen Stressfaktor ausgesetzt wird, reagiert sie später besser, d. h. sie gewinnt an Resistenz. Nicht durch Veränderungen in der DNA, sondern in der sogenannten Epigenetik: Die Art und Weise, wie die genetische Information, die in der DNA enthalten ist, durch äußere Reize in die Merkmale, die Leistung des Individuums, übersetzt wird. Die Pflanze erwirbt durch die Reaktion auf einen bestimmten äußeren Reiz ein Merkmal, das dann auf die nächste Generation übertragbar ist und das macht diese Pflanze resistent gegen ein bestimmtes Stressereignis“, führt Silva aus. Ziel ist es, im CCMAR kultivierte Pflanzen, die Hitzewellen und anderen Stressfaktoren ausgesetzt wurden und ein Stressgedächtnis entwickelt haben, später in der Ria Formosa auszupflanzen. „Diese sind dann hoffentlich gegen den Klimawandel gewappnet und können wachsen und gedeihen, sodass das Ökosystem erhalten bleibt.“

Text: Anabela Gaspar, Fotos: João Silva/CCMAR
Veröffentlicht in ESA 09/2020

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