Comparative assessment of sediment carbon storage and greenhouse gas dynamics in degraded mangroves and saltmarsh ecosystems of the Sundarban, India

Die Küstenlinien der Welt sind mit Feuchtgebieten gesäumt, die als kraftvolle natürliche Motoren für die Klimastabilität fungieren. Unter diesen sind Mangrovenwälder und Salzwiesen besonders wichtig, da sie Kohlenstoff aus der Atmosphäre einfangen und ihn im Boden unter ihnen einschließen. Dieser Prozess, der oft als „Blue Carbon“ bezeichnet wird, hilft dabei, die Erwärmung des Planeten zu verlangsamen. Diese Ökosysteme sind jedoch nicht nur Speicheranlagen; sie sind auch aktive chemische Fabriken, die Gase wieder in die Luft abgeben. Einige dieser Gase, wie Kohlendioxid, sind Teil der natürlichen Atmung des Bodens, während andere, wie Methan und Distickstoffmonoxid, potentere Treibhausgase sind, die Wärme noch effektiver als Kohlendioxid einschließen können. Zu verstehen, wie diese verschiedenen Feuchtgebiete Kohlenstoff speichern und Gase freisetzen, ist entscheidend, insbesondere wenn die Pflanzen durch menschliche Aktivitäten geschädigt oder degradiert werden. Wenn wir diese Landschaften schützen wollen, müssen wir genau wissen, wie sie unter Stress funktionieren, denn ein Feuchtgebiet, das viel Kohlenstoff speichert, könnte dennoch auf Arten schädliche Gase freisetzen, die wir nicht vollständig erwarten.

In den Sundarbans, einer riesigen deltaischen Region an der Ostküste Indiens, setzten Forscher sich zum Ziel, zwei Arten dieser Feuchtgebiete zu vergleichen: degradierte Mangrovenwälder und Salzwiesen. Sie konzentrierten sich auf ein spezifisches Gebiet, das als Sagar Island bekannt ist, wo menschliche Aktivitäten die natürliche Landschaft in unterschiedlichem Maße verändert haben. Das Team wählte drei verschiedene Standorte für die Untersuchung aus. Ein Standort befand sich fernab von menschlichen Siedlungen und war einem relativ geringen Druck durch den Menschen ausgesetzt. Die anderen beiden Standorte lagen viel näher an Dörfern und Städten und waren einem hohen Maß an menschlicher Interaktion ausgesetzt, einschließlich Landwirtschaft, Fischerei und der Ausweitung von Siedlungen. An jedem dieser Standorte untersuchten die Wissenschaftler sowohl die Mangrovenbereiche, in denen Bäume wie Avicennia und Bruguiera wachsen, als auch die angrenzenden Salzwiesen, die von Gräsern und niedrig wachsender Vegetation dominiert werden. Ihr Ziel war es, tief in den Boden zu blicken, nicht nur an die Oberfläche, um zu sehen, wie viel Kohlenstoff gespeichert und wie der Boden Gase in die Atmosphäre abgibt.

Um ein vollständiges Bild zu erhalten, gruben die Forscher bis zu einer Tiefe von einem Meter in den Boden. Sie sammelten Proben in Schichten, von der Oberfläche bis zum tiefsten Punkt, um die Menge an organischem Kohlenstoff zu messen, der im Sediment gefangen ist. Sie maßen auch die Bodendichte sowie den Salz- und Stickstoffgehalt darin. Gleichzeitig platzierten sie versiegelte Kammern über dem Boden, um die Gase einzufangen, die vom Boden emittiert werden. Dies ermöglichte es ihnen, den Fluss von Kohlendioxid, Methan und Distickstoffmonoxid zu messen, der aus dem Ökosystem entweicht. Durch den Vergleich der Daten aus den Mangroven und den Salzwiesen an den drei verschiedenen Standorten konnten sie sehen, wie die Art der Vegetation und das Ausmaß der menschlichen Störung die Art und Weise veränderten, wie diese Ökosysteme reagierten.

Die Ergebnisse zeigten einen markanten Unterschied darin, wie diese beiden Ökosysteme Kohlenstoff speichern. In den Mangrovenwäldern nahm die Menge des Kohlenstoffs im Boden zu, je tiefer die Forscher gruben. Die tiefsten Schichten, von sechzig bis einhundert Zentimetern Tiefe, enthielten den meisten Kohlenstoff. Dies deutet darauf hin, dass Mangroven hervorragend darin sind, Kohlenstoff tief unter der Erde zu vergraben, wo er geschützt und bewahrt wird. Im Gegensatz dazu zeigten die Salzwiesen das gegenteilige Muster. Der Kohlenstoff war in der Nähe der Oberfläche konzentriert und nahm ab, je tiefer sie gruben. Dies deutet darauf hin, dass Salzwiesen den Großteil ihres Kohlenstoffs in den oberen Bodenschichten speichern, wo er stärker den Elementen ausgesetzt ist und schneller abgebaut werden kann. Aufgrund dieser tiefen Speicherung hielten die Mangroven signifikant mehr Gesamtkohlenstoff in der obersten einen Meter Schicht des Bodens, mit Werten von nahezu einhundert bis über einhundert sieben metrischen Tonnen pro Hektar. Die Salzwiesen hielten weniger, mit Gesamtwerten zwischen siebenundsechzig und neunundsiebzig metrischen Tonnen pro Hektar.

Dieser Unterschied in der Speicherung beeinflusste auch, wie die Ökosysteme Gase freisetzen. Die Salzwiesen, deren Kohlenstoff nahe der Oberfläche konzentriert ist, setzten wesentlich mehr Kohlendioxid als die Mangroven frei. Die Messungen zeigten, dass Salzwiesen zwischen 156,7 und 194,4 Milligramm Kohlendioxid pro Quadratmeter pro Stunde emittierten, während Mangroven zwischen 104,0 und 134,3 Milligramm emittierten. Dies deutet darauf hin, dass der Kohlenstoff in den Salzwiesen schneller verarbeitet und in die Atmosphäre zurückgegeben wird. Die Mangroven erzählten jedoch eine andere Geschichte bezüglich Methan. Trotz der Tatsache, dass sie insgesamt mehr Kohlenstoff halten, setzten die Mangroven mehr Methan, ein potentes Treibhausgas, frei als die Salzwiesen. Die Mangroven emittierten zwischen 0,348 und 0,422 Milligramm Methan pro Quadratmeter pro Stunde, während die Salzwiesen weniger freisetzten, im Bereich von 0,284 bis 0,317 Milligramm.

Die Studie untersuchte auch Distickstoffmonoxid, ein weiteres starkes Treibhausgas. Hier zeigten die Salzwiesen erneut eine höhere Aktivität und setzten mehr dieses Gases frei als die Mangroven. Die Salzwiesen emittierten zwischen 89,8 und 95,3 Mikrogramm Distickstoffmonoxid pro Quadratmeter pro Stunde, verglichen mit 75,4 bis 84,5 Mikrogramm von den Mangroven. Die Forscher fanden heraus, dass die Salzwiesen im Allgemeinen höhere Salz- und Stickstoffwerte im Boden hatten, was offenbar diese höheren Emissionen von Kohlendioxid und Distickstoffmonoxid antrieb. Die Mangroven, mit ihrer tieferen Kohlenstoffspeicherung und dem anderen chemischen Milieu, schienen stattdessen die Produktion von Methan zu begünstigen.

Diese Erkenntnisse verdeutlichen, dass nicht alle Küstenfeuchtgebiete gleich funktionieren, selbst wenn sie sich in unmittelbarer Nähe befinden. Die Mangroven fungieren als tiefe Reservoirs, die Kohlenstoff sicher in den unteren Bodenschichten halten, aber sie produzieren auch mehr Methan. Die Salzwiesen hingegen, die zwar weniger Gesamtkohlenstoff halten, sind an der Oberfläche aktiver und setzen mehr Kohlendioxid und Distickstoffmonoxid frei. Dies bedeutet, dass das Management dieser Ökosysteme für Klimavorteile einen differenzierten Ansatz erfordert. Den Schutz der Mangroven zu fördern, hilft, eine massive unterirdische Kohlenstoffbank zu bewahren, bedeutet aber auch, das von ihnen emittierte Methan zu managen. Das Management der Salzwiesen erfordert Aufmerksamkeit für den schnellen Umsatz des Kohlenstoffs nahe der Oberfläche und die Freisetzung von stickstoffbasierten Gasen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass wir, um den wahren Wert dieser degradierten Landschaften für das Klima zu verstehen, nicht allein auf die Kohlenstoffspeicherung schauen dürfen. Wir müssen das gesamte Bild betrachten, wie diese Ökosysteme Kohlenstoff speichern und Gase mit der Atmosphäre austauschen, und anerkennen, dass verschiedene Feuchtgebiete unterschiedliche Rollen im globalen Klimasystem spielen.