Helfen Korallenriffe beim Kampf gegen den Klimawandel?

Motivation: Wo landen die CO2-Emissionen?

Sie haben wahrscheinlich gehört, dass eine Möglichkeit, den Klimawandel zu bekämpfen, darin besteht, einen Baum zu pflanzen. Dies funktioniert, weil Bäume Photosynthese betreiben, Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre absorbieren und in ihrem Holz und ihren Blättern speichern. Wenn Bäume ihre Blätter verlieren, wird ein Teil des CO2 aus ihrer Zersetzung in die Atmosphäre zurückgeführt, aber ein Teil bleibt übrig und wird im Boden gespeichert. Es mag nicht viel erscheinen, aber es summiert sich: weltweit absorbieren Wälder etwa 1/3 der menschlichen CO2-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe und tragen so zur Verlangsamung der globalen Erwärmung bei.

Korallenriffe werden wegen ihrer erstaunlichen Artenvielfalt oft als „Regenwälder des Meeres“ bezeichnet (Abbildung 1 ). 25% aller im Ozean lebenden Tierarten nennen Riffe ihre Heimat. Aber ahmen Riffe auch Wälder in ihrer Fähigkeit nach, CO2 zu absorbieren? Diese Frage erwies sich aufgrund der Komplexität des Ökosystems als schwierig zu beantworten. Zooxanthellen – winzige Algen, die in Korallenskeletten leben – spielen die Rolle von Bäumen in den Riffen als Photosynthesizer und ultimative Energiequelle für den Rest der Riffbewohner. Wie in einem Wald wird ein Großteil des bei der Photosynthese absorbierten CO2 zersetzt und in die Atmosphäre zurückgeführt. Aber es gibt einen zusätzlichen Prozess, der für Riffe einzigartig ist: Wenn Korallen ihre Kalziumkarbonatskelette in einem als Verkalkung bekannten Prozess aufbauen, setzen sie CO2 frei. Um die Gesamtauswirkungen von Riffen auf den Klimawandel zu bestimmen, müssen Wissenschaftler daher feststellen, ob das durch Photosynthese absorbierte CO2 mehr oder weniger ist als das durch Verkalkung freigesetzte CO2.

Methoden: Messung der Flüsse

Die meisten früheren Studien zur CO2-Freisetzung des Ozeans beruhten auf der Entnahme von Wasserproben an der Meeresoberfläche und der Messung des in ihnen gelösten CO2 das Wasser. Aus der Konzentration im Wasser und einer Schätzung der Windgeschwindigkeit lässt sich berechnen, wie schnell CO2 in die Atmosphäre diffundiert. Das Problem bei diesem Ansatz ist, dass er auf individuellen Messungen beruht. Dies macht es sehr schwierig zu sehen, wie sich der CO2-Fluss im Laufe der Zeit oder über verschiedene Teile des Riffs ändert.

Eine neue Studie einer Forschungsgruppe der University of Queensland, Australien, präsentiert einen innovativen neuen Weg, um diese Frage zu beantworten. Anstatt einzelne Proben zu sammeln, maßen die Autoren den CO2-Austausch direkt, indem sie ein Instrument auf dem Riff schwebten (Abbildung 2). Das als Eddy Covariance Tower bezeichnete Instrument überwacht kontinuierlich die CO2-Konzentration in der Luft. Dann verwendet es eine Reihe komplexer Berechnungen, die auf der Windgeschwindigkeit und -richtung basieren, um festzustellen, ob CO2 vom Wasser in die Atmosphäre oder umgekehrt fließt. Diese Türme waren sehr nützlich für die Messung des CO2-Austauschs an Land, wo sie an einer harten Oberfläche befestigt werden können, aber dies ist das erste Mal, dass jemand versucht hat, Pontons anzuschnallen und sie über ein Riff zu treiben!

Ergebnisse: Sind Riffe eine Quelle oder eine Senke von CO2?

Die Fähigkeit, kontinuierlich CO2 zu messen, erwies sich als kritisch, da der CO2-Fluss im Laufe des Tages dramatisch schwankte und sich zwischen den Abschnitten des Riffs unterschied. In der Riffebene (einer Zone mit sandigem Boden zwischen dem Hauptriff und einer Lagune) wurde insgesamt CO2 aus dem Ozean in die Atmosphäre freigesetzt (Abbildung 3). Dies änderte sich jedoch über einen täglichen Zyklus und erreichte seinen Höhepunkt am Nachmittag, als die CO2-Freisetzung aus der Verkalkung wahrscheinlich am stärksten war. Über Nacht absorbierte der Ozean ein wenig CO2, aber nicht genug, um die Verluste während des Tages auszugleichen. Dies deutet darauf hin, dass Korallenriffe im Gegensatz zu Wäldern an Land aufgrund des Verkalkungsprozesses eher CO2 freisetzen als speichern.

Die Lagunen im Riff schienen jedoch CO2 zu absorbieren (Abbildung 4). Dies liegt wahrscheinlich daran, dass in den Lagunenschlamm mehr Photosynthese durch Algen stattfand und weniger CO2 aus dem Korallenaufbau freigesetzt wurde als in der Riffebene. Die Gesamtauswirkungen des Riffs auf den Klimawandel hängen daher vom Gleichgewicht zwischen den beiden Arten von Umwelt ab. CO2 wurde von den Lagunen schneller absorbiert, als es in den Riffwohnungen freigesetzt wurde, aber die Wohnungen sind doppelt so groß wie die Lagunen in diesem Riff. Am Ende gleichen sie sich gegenseitig aus: Das Riff scheint genau so viel CO2 freizusetzen, wie es absorbiert. Die „Regenwälder des Meeres“ sind atemberaubend schön und bieten eine Vielzahl von Vorteilen für die Fischerei und die Ökosysteme der Ozeane, aber die Absorption von CO2 gehört möglicherweise nicht dazu.