Quelltext der Seite Algen als CO2-Speicher

[[Bild: Kelp canopy.jpg|thumb|520 px|Abb. 1: Kelp-Wedel mit Stengel und gasgefüllten Blasen]]
== Makroalgen als Kohlenstoffspeicher ==
Neben Küstenökosystemen wie [[Mangroven im Klimawandel|Mangroven]] und [[CO2-Entnahme durch Küstenfeuchtgebiete|Seegraswiesen]] gelten in jüngster Zeit auch Makroalgen als bedeutende ozeanische Kohlenstoffsenke. Zwei Arten mit einem hohen Speicherpotential sind Tangwälder (auch Allgen-, Kelp- oder Seetangwälder) in gemäßigten bis kühlen Küstengewässern und Sargassum in tropischen und gemäßigten Küstengebieten. Sargassum zeichnet sich durch eine schwimmende Lebensweise aus und kann dadurch z.B. durch [[Meeresströmungen]] und Wind zu Algenmatten mit Dicken von 0,1 bis 2 m zusammengetrieben werden.<ref name="Christianson 2022">Christianson, A.B., A. Cabré, B. Bernal et al. (2022): The Promise of Blue Carbon Climate Solutions: Where the Science Supports Ocean-Climate Policy. Front. Mar. Sci. 9:851448. doi: 10.3389/fmars.2022.851448</ref>  Tangwälder verankern sich mit wurzelartigen Haftorganen am felsigen Meeresboden und nutzen Stiele und blattartige Wedel, um das Sonnenlicht unterhalb der Meeresoberfläche zu erreichen. Viele Arten verfügen zudem über gasgefüllte Blasen, die die Wedel unter der Wasseroberfläche aufrecht halten (Abb. 1).

Die von Makroalgen bedeckten Flächen und Speicherpotentiale für [[Kohlendioxid]] sind nur grob bekannt und werden auf 600-722 Millionen Hektar bzw. 61-268 Mio. Tonnen Kohlenstoff jährlich geschätzt.<ref name="Rischer 2026">Rischer, C., I.S. Gonzatti, D.A. Friess et al. (2026): [https://doi.org/10.1039/D5EE04922A An ecosystem of carbon dioxide removal reviews – part 2: CO<sub>2</sub> removal via blue carbon ecosystems], Energy Environ. Sci., 2026, Advance Article</ref>  Ein großer Teil des in Makroalgen ursprünglich gespeicherten Kohlenstoffs wird von Meeresströmungen in größere Entfernungen verfrachtet, gelangt in die marine Nahrungskette und in größere Meerestiefen. Ein Viertel soll nach jüngeren Schätzungen sogar die Sedimente der Tiefsee unter 4000 m erreichen.<ref name="Christianson 2022"/>  

== Tangwälder ==
=== CO<sub>2</sub>-Aufnahme und -Speicherung durch Tangwälder ===
Tang- oder Kelp-Wälder wachsen in den Uferzonen der Meere. In Europa finden sich die größten Algenwälder vor den Küsten Norwegens, Islands und Grönlands. In der Nordsee kommen die Seetangwälder in der Deutschen Bucht bei Helgoland und in der Ostsee, unter anderem im Biosphärenreservat Südost-Rügen, vor. Sie können bis zu 30 m hoch sein (Abb. 2) und besitzen eine enorm große Artenvielfalt. Oft werden sie deshalb auch als "Regenwälder der Meere" bezeichnet.<ref name="Matera 2024">Matera, E. (2024): [https://www.gmx.net/magazine/wissen/klima/seetangwaelder-klimaschuetzer-unterschaetzten-oekosysteme-39754776 Seetangwälder als Klimaschützer: Die unterschätzten Ökosysteme]</ref>  Anders als die tropischen Regenwälder finden Tangwälder jedoch nur wenig Aufmerksamkeit und Unterstützung für ihre Erhaltung.<ref name="Eger 2024">Eger, A.M., N. Eddy, T.A. McHugh et al. (2024): [https://doi.org/10.1016/j.oneear.2024.10.008 State of the world’s kelp forests], One Earth 7, 11</ref> 
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|[[Bild:Giant kelp.jpg|thumb|380 px|Abb. 2: Der Riesentang – die weltweit größte Meeresalgenart – zählt zu den am schnellsten wachsenden Lebewesen der Erde. Er kann an einem einzigen Tag bis zu 60 Zentimeter (zwei Fuß) wachsen und gewaltige Unterwasserwälder bilden, die zahlreichen Meeresbewohnern als Lebensraum dienen. Photo: Steve Lonhart/NOAA]]||[[Bild:Kelp-CO2-Austausch.jpg|thumb|510 px|Abb. 3: Felsiger Untergrund der Kelp-Pflanzen sowie CO2-Aufnahme und -Abgabe bei Kelp-Wäldern ]]
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Für die Kohlenstoffaufnahme durch den Ozean spielen sie eine wichtige Rolle. Tangwälder weisen ein ungewöhnlich schnelles Wachstum auf. Der zu den Tangwäldern zählende Riesentang z.B. kann an einem einzigen Tag bis zu 60 Zentimeter wachsen und so gewaltige Unterwasserwälder bilden.<ref name="NOAA">NOAA (o.J.): [https://sanctuaries.noaa.gov/visit/ecosystems/kelpdesc.html Kelp Forests]</ref>  Großalgenwälder assimilieren aufgrund ihrer außergewöhnlichen Produktivität und großen räumlichen Ausdehnung beträchtliche Mengen an Kohlenstoff in der Küstenzone. Die starke CO<sub>2</sub>-Aufnahme führt dazu, dass in dem darüber liegenden Wasser die CO2-Konzentration sinkt. Das wiederum bewirkt, dass dieses Wasser mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen kann.<ref name="Watanabe 2020">Watanabe, K., G. Yoshida, M. Hori et al. (2020): [https://doi.org/10.5194/bg-17-2425-2020 Macroalgal metabolism and lateral carbon flows can create significant carbon sinks], Biogeosciences, 17, 2425–2440</ref>  

Was aber passiert, wenn das CO<sub>2</sub> durch Veratmung, Zerstörung und Zersetzung der Tangwälder wieder freigesetzt wird? Drei Mechanismen bestimmen den Verbleib des Kohlenstoffs (Abb. 3):<ref name="Pessarrodona 2023">Pessarrodona, A., R.M. Franco-Santos, L.S. Wright et al. (2023): Carbon sequestration and climate change mitigation using macroalgae: a state of knowledge review, Biol. Rev., 98, 1945 —1971, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/brv.12990</ref>  
#	Z.T. wird CO<sub>2</sub> in Küstengewässern gelöst und kann direkt an die Atmosphäre abgegeben werden. 
#	Ein anderer Teil kann als Pflanzenpartikel in die Nahrungskette gelangen oder in marine Sedimente in Küstennähe eingebettet werden, wodurch die Abgabe von CO<sub>2</sub> an die Atmosphäre stark eingeschränkt wird. Da die meisten Makroalgen auf felsigen Untergrund wachsen, ist dafür ein Transport in entferntere Sedimentablagerungen erforderlich. 
#	Schließlich wird ein dritter Teil durch Strömungen in Tiefen unterhalb von 1000 m und mehr transportieret und in Sedimenten der Tiefsee eingeschlossen und über Jahrzehnte oder 100 Jahre gespeichert. Die Einbettung von organischem Kohlenstoff in Sedimenten ist einer der wichtigsten Wege zur langfristigen Kohlenstoffbindung.

=== Gefährdung von Tangwäldern ===
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| [[Bild:Kelp-lost-heat-wave.jpg|thumb|420 px|Abb. 4: Links: gesunder Kelp-Wald; rechts: durch Hitzewellen zerstörter Kelp-Wald]]
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Tangwälder unterliegen allerdings verschiedenen Risiken, die ihre Funktion als Kohlenstoff-speicher bedrohen. Zum einen handelt es sich dabei um direkte menschliche Eingriffe wie Änderungen der [[Landnutzung]], Meeresverschmutzung, [[Fischerei|Überfischung]] und direkte Nutzung der Algen als Nahrung, wovon 40-60% der Tangwälder betroffen sind. Zum anderen stellt der [[Klimawandel]] eine wachsende Bedrohung dar. So können Stürme Teile von Tangwäldern abreißen und verfrachten. Auch die [[Ozeanversauerung|Versauerung der Meere]] durch die erhöhte Kohlendioxid-Aufnahme beeinträchtigt das Wachstum von Tangwäldern.<ref name="CDRmare 2022">CDRmare (2022): [https://oceanrep.geomar.de/id/eprint/56988/ Verstärkte Kohlenstoff-Speicherung durch die Ausweitung der Wiesen und Wälder des Meeres]. DOI 10.3289/CDRmare.08</ref>

Die größte Bedrohung für Tangwälder geht jedoch von der [[Erwärmung des Ozeans|Erhöhung der Ozeantemperatur]] und besonders von [[Marine Hitzewellen|marinen Hitzewellen]] aus (Abb. 4). Marine Hitzewellen unterscheiden sich von [[Hitzewellen]] auf dem Land. Da Meerwasser Wärme langsamer aufnimmt und abgibt als Luft, sind Temperaturextreme im Ozean weniger ausgeprägt als an Land. Sie dauern jedoch oft über Wochen oder Monate hinweg an und breiten sich über große Gebiete aus. Im Laufe des vergangenen Jahrhunderts hat sich die Häufigkeit von marinen Hitzewellen verdoppelt; sie sind zudem intensiver, dauern länger an und erstrecken sich über größere Gebiete.<ref name="IPCC 2022">IPCC AR6 WGII (2022): Oceans and Coastal Ecosystems and Their Services, 3.4.2.3</ref>   
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| [[Bild:Kelp-in-Seeigelwüste.jpg|thumb|840px|Abb. 5: Umwandlung von Kelp-Wäldern in Seeigelwüsten durch Marine Hitzewellen und Seeigel-Fraß]]
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Durch Erwärmung und Hitzewellen ändern sich die [[Marine Ökosysteme|marinen Ökosysteme]] und die Nahrungskette.<ref name="Arafeh-Dalmau 2025">Arafeh-Dalmau, N., J.C. Villaseñor-Derbez, D.S. Schoeman et al. (2025): [https://doi.org/10.1038/s41467-025-58054-4 Global floating kelp forests have limited protection despite intensifying marine heatwave threats]. Nat Commun 16, 3173</ref>  So kann die Verbreitung von Seesternen und Ottern durch höhere Temperaturen abnehmen, was wiederum den wärmeliebenden Seeigeln erlaubt, sich stärker auszubreiten. Seeigel sind jedoch die Hauptfressfeinde für Tangwälder (Abb. 5).<ref name="IPCC 2022"/>  In verschiedenen Küstengewässern der Welt haben Seeigel Tangwälder so stark geschädigt, dass nur noch regelrechte Seeigelwüsten übrigblieben. Das war etwa bei den Kelpwäldern des „Great Southern Reef“ der Fall, das sich entlang der Küsten Südaustraliens und Tasmaniens erstreckt.<ref name=Freitas 2023">Freitas, C., M. O’Brien, S. Andrews and P. Francis (2023): A [https://kids.frontiersin.org/articles/10.3389/frym.2023.933489/full Reef Like no Other: The Great Southern Reef]. Front. Young Minds. 11:933489</ref>  Ähnlich sind die Kelp-Bestände in Nordkalifornien als Folge der über mehrere Jahre anhaltenden extremen Ozeanerwärmung [[Marine Hitzewellen|„The Blob“]] um 95% geschrumpft.<ref>Schiffmann, R. (2026): [https://e360.yale.edu/features/kelp-restoration Efforts to Save Kelp Forests from Ocean Warming Are Ramping Up]</ref>, <ref name="Arafeh-Dalmau 2025"/>, <ref name="Michaud 2022">Michaud, K.M., D.C. Reed & R.J. Miller (2022): [https://doi.org/10.1038/s42003-022-04107-z The Blob marine heatwave transforms California kelp forest ecosystems], Commun Biol 5, 1143</ref>

=== Anbau und Wiederherstellung von Tangwäldern ===
[[Bild:Seaweed farm zanzibar.jpg|thumb|520 px|Abb. 6: Seetang-Farm in Sansibar ]]
Unter den ozeanbasierten CDR-Ansätzen stößt die großflächige Aufforstung der Ozeane mit Makroalgen auf ein begrenztes, aber wachsendes Interesse. Makroalgen können eine photosynthetische Produktivität aufweisen, die mit der eines tropischen Regenwaldes vergleichbar ist, und verfügen über einen hohen Kohlenstoffgehalt, was sie zu potenziellen Kandidaten für ozeanbasierte CDR-Maßnahmen macht. Zudem konkurrieren sie nicht mit landwirtschaftlichen Nutzflächen und können lokale Vorteile bieten, wie etwa eine Verringerung von Eutrophierung und Versauerung.<ref name="Berger 2023">Berger, M., L. Kwiatkowski, D.T. Ho and L. Bopp (2023): Ocean dynamics and biological feedbacks limit the potential of macroalgae carbon dioxide removal, Environ. Res. Lett., https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/acb06e </ref>  Außerdem können geerntete Makroalgen als Ersatz für synthetischer Düngemittel dienen und senken die Methanemissionen von Rindern, wenn sie Futtermitteln beigemischt werden. Darüber hinaus tragen sie zur Anpassung an den Klimawandel bei, indem sie die Wellenenergie dämpfen und Küstenlinien schützen. So wurde etwa in Norwegen beobachtet, dass Tangwälder Wellenhöhen um 60% reduzieren können. Da sie eine hohe Artenvielfalt unterstützen, schützen sie z.B.   Krustentiere vor der Ozeanversauerung.<ref name="Duarte 2017">Duarte, C.M., J. Wu, X. Xiao et al. (2017): [https://doi.org/10.3389/fmars.2017.00100 Can Seaweed Farming Play a Role in Climate Change Mitigation and Adaptation?] Front. Marine Sci. 4, 1-8</ref>  

Obwohl die Algenzucht (Abb. 6) derzeit eine weitaus geringere Fläche einnimmt als natürliche Makroalgen – weltweit geschätzt 2000 km² –, bietet sie ein erhebliches Expansionspotenzial sowohl in Küstengewässern als auch im Offshore-Bereich. Jährlich werden rund 1,5 Mt Kohlenstoff (MtC) fixiert und in die geerntete Makroalgenbiomasse eingebaut. Ein Teil dieses Kohlenstoffs geht vor der Ernte verloren und kann sich in den darunterliegenden Sedimenten ablagern; dort kann er sich unter günstigen Bedingungen mit Raten zwischen 25 und 71 gC m⁻² Jahr⁻¹ anreichern und langfristig gespeichert werden.<ref name="Rischer 2026"/>

Es gibt verschiedene Maßnahmen, Tangwälder zu schützen oder ihre Verbreitung zu erweitern. Eine Möglichkeit besteht darin, die Überweidung von Kelpbeständen durch Seeigel einzudämmen. Praktiziert werden dabei die manuelle Tötung von Seeigeln sowie der Einsatz chemischer Mittel oder die Umsiedlung der Seeigel. Die meisten solcher Maßnahmen werden räumlich nur sehr begrenzt angewandt. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass dadurch die Tangwälder in den meisten Fällen zugenommen haben. Die zugrunde liegende Ursache wird dadurch jedoch nicht berührt, weshalb die Erfolge nur kurzfristig anhalten. Der Schutz von Seeigel-Fressfeinden kann das Wiederwachsen von Makroalgen dagegen nachhaltiger ermöglichen. Viele Fressfeinde von Seeigeln wie Ottern oder werden stark überfischt. So hat die Wiederansiedlung von Seeottern auf den Aleuten zu einem Rückgang der Seeigel und einer Zunahme von Kelp geführt. Eine aktive Wiederansiedlung von Kelp bietet zusätzliche Möglichkeiten, die Erholung der Kelpbestände nach der Entfernung von Seeigeln zu unterstützen. Dazu gehören die Umpflanzung oder erneute Aussaat von Kelp aus Wild- oder Zuchtbeständen sowie die Möglichkeit, neue Stämme zu entwickeln, die sich an veränderte Umweltbedingungen anpassen können.<ref name="Miller 2022">Miller, K.I., C.O. Blain and N.T. Shears (2022): [https://www.frontiersin.org/journals/marine-science/articles/10.3389/fmars.2022.831001/full Sea Urchin Removal as a Tool for Macroalgal Restoration: A Review on Removing “the Spiny Enemies”]. Front. Mar. Sci. 9:831001</ref>
 
Angesichts des weltweiten Rückgangs von Kelpwäldern ist eine wirksame Wiederherstellung erforderlich. Kelpwälder sind eine wichtige Stütze für viele unserer Küstenökosysteme in gemäßigten Breiten. Die vielfältigen Leistungen von Kelpwäldern (z. B. hohe Produktivität, Funktion als Ökosystemgrundlage, Kohlenstoffbindung, Unterstützung der Küstenfischerei) lassen die Entfernung von Seeigeln in vielen Situationen sinnvoll erscheinen.<ref name="Miller 2022"/>  


== Einzelnachweise ==
<references />

== Lizenzhinweis ==
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<metakeywords>DBS-Wiki-KW, Atmosphäre, Ozean</metakeywords>

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[[Kategorie:Ökosysteme]]
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Teil von=Climate Engineering
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|Ähnlich wie=Kohlendioxidentzug durch Aufforstung
|Ähnlich wie=Mangroven im Klimawandel
|Ähnlich wie=CO2-Entnahme durch Küstenfeuchtgebiete
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