Makroalgen- und Seegrasarten erzeugen variable Mengen an refraktärem gelöstem organischem Kohlenstoff an Küsten Japans

Warum Unterwasserpflanzen fürs Klima wichtig sind

An vielen Küsten Japans entziehen Tangwälder und Seegraswiesen dem Luft‑Meer‑System ruhig Kohlendioxid und wandeln es in organische Substanz um. Diese Studie fragt, was mit einem besonderen, unsichtbaren Produkt dieses Wachstums geschieht: gelöstem organischem Kohlenstoff, einer kohlenstoffreichen Mischung, die aus Pflanzengeweben ins Meerwasser austritt. Indem die Forschenden verfolgen, welcher Anteil dieses Materials über Jahrzehnte gegen Abbau resistent bleibt, zeigen sie, dass diese Küstenpflanzen Kohlenstoff im Ozean für klimarelevante Zeiträume festhalten helfen.

Versteckter Kohlenstoff aus Tang und Seegras

Tang und Seegräser, zusammen als marine Makrophyten bezeichnet, speichern Kohlenstoff nicht nur in Blättern und Stängeln. Sie geben fortwährend einen Teil ihrer Produktion als gelösten organischen Kohlenstoff ab, der sich im umgebenden Wasser verteilt und weit vom Ufer weg transportiert werden kann. Bisher hatten Wissenschaftler nur grobe Vorstellungen davon, wie viel dieses gelösten Kohlenstoffs im Ozean verbleibt, statt rasch abgebaut zu werden. Diese Unsicherheit erschwerte die Einschätzung, wie wichtig Küstenvegetation für langfristige Kohlenstoffspeicherung ist, häufig als blauer Kohlenstoff bezeichnet.

Untersuchung küstennaher Gewässer in ganz Japan

Das Team führte Feldexperimente an 18 Standorten von kalten Nordgewässern bis zu subtropischen Meeren rund um Japan durch und arbeitete mit mehr als zwanzig Tangarten und sechs Seegrasarten. Frisch gesammelte Pflanzen wurden in großen Wasserbeuteln an ihrem natürlichen Standort für einige Stunden eingeschlossen, um zu messen, wie viel gelöster Kohlenstoff sie freisetzten und wie sehr sie durch Photosynthese wuchsen. Im Durchschnitt gaben sowohl Tang als auch Seegräser etwa ein Viertel bis ein Drittel ihrer täglichen Produktion als gelösten Kohlenstoff ab, wobei einzelne Arten und Standorte um bis zu zwei Größenordnungen variierten. Rotalgen und einige kleine blätterige Arten zeigten besonders hohe Austrittsraten.

Verfolgung des gelösten Kohlenstoffs über Monate und Jahrzehnte

Um zu sehen, welcher Anteil dieses gelösten Kohlenstoffs beständig ist, inkubierten die Wissenschaftler das gesammelte Meerwasser im Dunkeln bei einer konstanten raumähnlichen Temperatur für bis zu 300 Tage. Der Großteil des gelösten Kohlenstoffs verschwand innerhalb der ersten drei Monate, doch ein beträchtlicher Anteil blieb übrig und baute sich nur sehr langsam ab. Mit einem mathematischen Modell, dem sogenannten Reaktivitätskontinuumsmodell, projizierten sie, wie viel nach 25 und 100 Jahren noch vorhanden wäre. Sie schätzten, dass nach einem Jahrhundert etwa 25 Prozent des aus Seegräsern stammenden und 14 Prozent des aus Tang stammenden gelösten Kohlenstoffs noch vorhanden sein könnten, was bedeutet, dass er auf menschlichen Zeitskalen als langlebiges Reservoir wirkt.

Was dafür sorgt, dass gelöster Kohlenstoff lange besteht

Die Forschenden untersuchten die chemische Natur dieses hartnäckigen Kohlenstoffs, indem sie Licht unterschiedlicher Farben durch das Wasser schienen und das resultierende Leuchten analysierten — eine Methode, die grobe Typen gelöster Verbindungen offenbart. Komponenten mit humusähnlichen Signalen, die dunklen, pflanzenabgeleiteten Substanzen in Böden und Flüssen ähneln, nahmen während der mehrmonatigen Inkubationen zu und waren stark mit der Menge langlebigen gelösten Kohlenstoffs verknüpft. Im Gegensatz dazu nahmen proteinähnliche Komponenten ab, als Mikroben sie verzehrten. Zusätzliche Tests, bei denen Proben Sonnenlicht, zusätzlichen Nährstoffen und neuen mikrobiellen Gemeinschaften ausgesetzt wurden, zeigten, dass selbst unter Abbaubegünstigenden Bedingungen ein beträchtlicher Pool gelösten Kohlenstoffs bestehen blieb, was darauf hindeutet, dass die chemische Struktur — nicht nur das Fehlen von Mikroben oder Nährstoffen — den Abbau erschwert.

Folgen für die Kohlenstoffspeicherung im Ozean

Indem sie die gemessenen Freisetzungsraten mit den Abschätzungen zur Jahrhundert‑Persistenz kombinierten, berechnete das Team, dass im Mittel etwa 4 Prozent der jährlichen Kohlenstoffproduktion von Tang und 8 Prozent der von Seegräsern als langlebiger gelöster Kohlenstoff enden können. Diese Anteile sind vergleichbar mit oder größer als frühere Abschätzungen des Kohlenstoffs, der als absinkende Partikel aus denselben Habitaten gespeichert wird. Einfach ausgedrückt: Unterwasserwälder und -wiesen binden Kohlenstoff nicht nur in Sedimenten; sie speisen auch einen langsam bewegten Pool gelösten Kohlenstoffs, der über Jahrzehnte im Ozean verbleiben kann, während Strömungen ihn forttragen. Die Anerkennung dieses verborgenen Pfads stärkt das Argument für den Schutz und die Wiederherstellung von Tangfeldern und Seegraswiesen als Teil umfassender Klimastrategien und unterstreicht zugleich die Notwendigkeit, besser nachzuverfolgen, wie sich dieser langlebige gelöste Kohlenstoff im globalen Ozean bewegt.

Zitation: Watanabe, K., Hori, M., Kubo, A. et al. Macroalgal and seagrass species generate variable amounts of recalcitrant dissolved organic carbon in coastal Japan. Commun Earth Environ 7, 456 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03600-1

Schlüsselwörter: blauer Kohlenstoff, Seegras, Makroalgen, gelöster organischer Kohlenstoff, Kohlenstoffbindung