Kohlenstoffspeicherung in Küstenökosystemen

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert den Verbund im Rahmen der ersten Forschungsmission „Marine Kohlenstoffspeicher als Weg zur Dekarbonisierung“ – kurz: CDRmare – der Deutschen Allianz Meeresforschung (DAM) mit 5,3 Millioinen Euro.

Als einer von insgesamt sechs Forschungsverbünden der Mission „Marine Kohlenstoffspeicher als Weg zur Dekarbonisierung“ wird sea4soCiety im Laufe der dreijährigen Förderphase fast 40 Wissenschaftler*innen von neun norddeutschen Universitäten und Forschungsinstituten zusammenbringen, um die Speicherkapazität für „blauen Kohlenstoff“ in vier verschiedenen Arten von Küstenökosystemen an den deutschen Nord- und Ostseeküsten, in der Karibik und der Indonesischen See zu quantifizieren und zu analysieren. Martin Zimmer, Leiter der Abteilung Ökologie am ZMT und Professor für Mangrovenökologie an der Universität Bremen, ist für die Koordination des Forschungsvorhabens verantwortlich.

Vegetationsreiche Küstenökosysteme tropischer und gemäßigter Breiten, wie Mangrovenwälder, Seegraswiesen, Salzmarschen oder Tangwälder, nehmen riesige Mengen an Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre auf. Allein die Mangrovenwälder in tropischen Regionen binden jährlich 40 bis 60 Millionen Tonnen Kohlenstoff. Das ist ungefähr so viel, wie der Straßenverkehr in Deutschland als Treibhausgase im Jahr ausstößt. Die Salzmarschen des Wattenmeers an der deutschen Nordseeküste lagern jährlich etwa 20.000 Tonnen Kohlenstoff ein. Die Speicherung dieses sogenannten „blauen Kohlenstoffs“ ist eine der wichtigsten Leistungen von Küstenökosystemen.

In den vergangenen Jahrzehnten haben Urbanisierung, Erosion oder Umweltverschmutzung viele Ökosysteme in Küstenregionen weltweit in ihren Eigenschaften, Prozessen und Leistungen zunehmend geschädigt. Folglich sank auch die globale Kapazität, den Ausstoß von CO2 durch die Speicherung von „blauem Kohlenstoff“ in Küstenökosystemen zu kompensieren.

„Wir brauchen konkrete Maßnahmen, um diesem Trend entgegenzuwirken, damit Küstenökosysteme weiterhin zur Eindämmung des Klimawandels beitragen können“, erklärt Verbundkoordinator Martin Zimmer. „Wenn diese Ökosysteme wieder mehr Kohlendioxid aufnehmen können, hilft das nicht nur, die Folgen des Klimawandels wie Meeresspiegelanstieg und Extremwettereignisse abzumildern, sondern kommt auch der Artenvielfalt und Produktivität in Küstenregionen zugute, was wiederum zu gesellschaftlichem Wohlergehen und wirtschaftlicher Stabilität beitragen kann.“

Die Forschenden werden naturwissenschaftliche Expertise in Küstenökologie, Chemie, Geologie, Hydrodynamik, Fernerkundung und Modellierung einbringen, um die Speicherkapazität für „blauen Kohlenstoff“ in Seegraswiesen, Algenbeständen, Salzmarschen und Mangroven zu quantifizieren und mit den Depots organischen Materials in unbewachsenen marinen Sedimenten zu vergleichen.

Herkunft, Stabilität und Dynamik der Speicher organischen Materials werden vor Ort und in den Laboren der Verbundpartner analysiert. Satellitendaten und Schiffsmessungen dienen dazu, die Biomasse an Land und unter Wasser in den Küstenzonen zu ermitteln. Kommunikation mit der lokalen Bevölkerung, Modelle und Szenarien ermöglichen eine Evaluierung der möglichen Nutzen und Risiken, die eine Flächenvergrößerung der Küstenökosysteme über ihre derzeitigen Bestände hinaus mit sich bringen könnte.

„Indem wir den jeweiligen Lebensraum charakterisieren, können wir zugleich unbewachsene Küstenregionen identifizieren, die sich eignen würden, um dort benachbarte Küstenökosysteme entweder auszudehnen oder neu anzulegen“, so Zimmer. „Ökosystem-Design, also die Gestaltung von Ökosystemen zur gezielten Wiederherstellung von Ökosystemleistungen, spielt eine zentrale Rolle in unserem Ansatz zur Formulierung von Handlungsempfehlungen für die Zukunft der Küstenökosysteme.“

Sozio-ökologische Komponente des Verbundvorhabens

Geeignete Maßnahmen sollen ökologisch umsetzbar, umweltverträglich sowie rechtlich und ethisch unbedenklich gestaltet sein, so der Anspruch der Forschenden. Damit die Ansätze zur Verbesserung der Kohlenstoffspeicherung in Küstenökosystemen gesellschaftlichen Anforderungen entsprechen, zusätzlichen Nutzen schaffen und auf breiter Akzeptanz beruhen, arbeiten Naturwissenschaftler:innen mit Forschenden aus den Bereichen Humangeografie, Sozioökonomie, Ethik und Rechtswissenschaften im Verbund interdisziplinär eng zusammen.

Auf Basis der Ergebnisse sozio-ökologischer Studien sollen eine Roadmap für die nachhaltige Nutzung mariner Kohlenstoffspeicher erstellt sowie evidenz- und szenarienbasierte Empfehlungen für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft entwickelt werden. Ausgehend von der lokalen Feldforschung werden diese Vorschläge auf Ebenen von nationaler, internationaler und globaler Relevanz hochskaliert.

„So werden in einem innovativen und partizipativen Ansatz neue Governance-Wege gestaltet, die zusätzlich zur Eindämmung des Klimawandels durch die Bindung von ‚blauem Kohlenstoff‘ lokale Bedürfnisse nach Ökosystemleistungen berücksichtigen“, erklärt die Geografin Beate Ratter vom Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg.

„Mit seiner sozio-ökologischen Ausrichtung ist das Projekt im Rahmen der DAM-Forschungsmission ‚Marine Kohlenstoffspeicher als Weg zur Dekarbonisierung‘ in ein multidisziplinäres Netzwerk zur Untersuchung naturwissenschaftlicher, technologischer, gesellschaftlicher, rechtlicher und ethischer Aspekte verschiedener CO2-Entnahmemethoden eingebettet. Somit leistet sea4soCiety einen weiteren und sehr spezifischen Beitrag zum Gesamtziel der Mission“, sagt Gregor Rehder vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) und einer der Sprecher der Forschungsmission.

„Indem wir die Kapazität der Küstenökosysteme zur Bindung von Treibhausgasen erhöhen und zusätzliche Ökosystemleistungen sichern, trägt der Forschungsverbund sea4soCiety dazu bei, die Ziele des Pariser Klimaabkommens, der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC) und der Agenda 2030 der Vereinten Nationen zu erreichen“, fasst Martin Zimmer zusammen.

Antragstellende Mitglieder im Verbund sea4soCiety:

• Prof. Dr. Martin Zimmer (Koordinator), Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT), Bremen
• Prof. Dr. Kai Bischof, Fachbereich 2 Biologie/Chemie, Universität Bremen
• Dr. Annette Breckwoldt, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT), Bremen
• Prof. Dr. Thorsten Dittmar, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
• Dr. Mar Fernandez-Mendez, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven
• Prof. Dr. Jan-Hendrik Hehemann, MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen
• Prof. Dr. Kai Jensen, Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN), Universität Hamburg
• Dr. David Keller, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
• Dr. Ketil Koops-Jakobsen, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Sylt
• Dr. Manuel Liebeke, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen
• Prof. Dr. Nele Matz-Lück, Kiel Marine Science, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Dr. Peter Müller, Universität Hamburg
• Prof. Dr. Natascha Oppelt, Kiel Marine Science, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Dr. Maike Paul, Leibniz Universität Hannover
• Prof. Dr. Beate Ratter, Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN), Universität Hamburg
• Prof. Dr. Katrin Rehdanz, Kiel Marine Science, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Dr. Jens Schneider von Deimling, Kiel Marine Science, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
• Dr. Joscha Schmiedt, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT), Bremen
• Dr. Michael Seidel, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
• Prof. Dr. Klaus Wallmann, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel