Entweichendes Kohlendioxid aus künstlichen Lagerstätten vertreibt Tiere

Kohlendioxid tief unter dem Meeresboden zu speichern, galt bisher als eine Möglichkeit, den Klimawandel aufzuhalten. Doch Gas-Speicher unter Wasser haben offenbar Tücken. Denn was passiert, wenn solche Speicherstätten undicht werden und Kohlendioxid am Meeresboden austritt, das beantwortet jetzt die Studie einer internationalen Forschergruppe, mit Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie in Bremen. Die Forscher haben untersucht, wie sich der Austritt von Kohlendioxid auf die Bewohner sandiger Meeresböden auswirkt.

 Ein Taucher bugsiert ein Gerät zur Messung der Wasserzusammensetzung zum Meeresgrund. Wissenschaftler haben damit untersucht, wie sich Lecks in unterseeischen Lagerstätten für Kohlendioxid auf das Ökosystem auswirken. Eine solche Einlagerung von Kohlendioxid aus Kraftwerken könnte helfen, den Anstieg des Treibhausgases in der Atmospähre zu begrenzen – Foto © Hydra/C. Lott

Tag für Tag setzen die Menschen fast 100 Millionen Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre frei. Eine mögliche Maßnahme gegen die stetig steigenden Treibhausgasmengen ist, das Kohlendioxid einzufangen und anschließend tief unten im Boden oder Meeresgrund zu lagern – Carbon Capture and Storage (CCS). Dieses Vorgehen birgt allerdings das Risiko, dass die Lagerstätten undicht werden und CO2 aus dem Boden in die Umwelt entweicht.

Das europäische Forschungsprojekt ECO2, koordiniert vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, widmet sich der Frage, wie Ökosysteme im Meer auf solche Kohlendioxid-Lecks reagieren. Die Feldstudie einer internationalen Forschergruppe um Massimiliano Molari vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen  und Katja Guilini von der Universität Gent in Belgien, wie sich der Austritt von Kohlendioxid auf die Bewohner des Meeresbodens und ihren Lebensraum auswirkt.

Veränderungen bei Meeresorganismen

Für ihre Untersuchung haben die Forscher natürliche Kohlendioxid-Quellen im sandigen Meeresboden vor der Küste Siziliens untersucht und das dortige Ökosystem mit Standorten verglichen, an denen kein Gas austritt. Darüber hinaus haben sie Sand zwischen Standorten mit und ohne Kohlendioxid –Austritt ausgetauscht und analysiert, wie die Bodenbewohner darauf reagieren und sich anpassen können.

Ihr Fazit: Erhöhte Kohlendioxid-Werte verändern das Ökosystem massiv. „Viele der ansässigen Tiere wurden durch das austretende Kohlendioxid vertrieben“, berichtet Massimiliano Molari. „Auch die Funktion des Ökosystems war gestört – und zwar dauerhaft. Selbst ein Jahr, nachdem Sediment von den CO2-Quellen in nicht-beeinflussten Meeresboden versetzt worden war, hatte sich dessen typische Sandbodengemeinschaft dort nicht eingestellt.“

Gemeinsam mit den aufsteigenden Gasbläschen werden auch Nährstoffe an die Oberfläche transportiert. Das führt dazu, dass kleinste Algen im Boden um ein Vielfaches besser wachsen. Kleine und größere im Sand lebende Tiere trifft ein Kohlendioxid-Leck besonders: Ihre Anzahl und Vielfalt nimmt bei steigenden Werten deutlich ab. Die Biomasse der Tiere sank in der Studie auf ein Fünftel des Ausgangswerts, obwohl durch die vielen kleinen Algen eigentlich mehr Nahrung vorhanden war. Die Anzahl der Mikroorganismen im Meeresboden blieb dagegen trotz des Kohlendioxid-Anstiegs gleich, aber ihre Zusammensetzung änderte sich substanziell.

Gas-Lecks können Ökosystem schaden

An manchen Orten stellen tritt Kohlendioxid natürlicherweise aus dem Meeresboden. Solche Stellen wie hier vor der Küste von Panarea, Italien, dienten den Forschern als natürliches Labor, um die Auswirkungen der Gaslecks auf Flora und Fauna zu untersuchen – Foto © Hydra/C. Lott

Den Ergebnissen zufolge können sich nur wenige Bewohner langfristig an die neuen Umweltbedingungen anpassen. Stattdessen besiedeln wenige Arten den Sand, die mit erhöhten Kohlendioxid-Werten besser klarkommen. „Ein Leck in einem Kohlenstoffspeicher unter dem Meer verändert also grundlegend die Chemie in sandigen Meeresböden und verändert die Funktion des ganzen Ökosystems“, fasst Molari zusammen. „Es besteht also ein beträchtliches Risiko, dass ein Kohlendioxid-Leck dem Ökosystem vor Ort schadet. Dennoch können solche Kohlendioxidspeicher global betrachtet die Folgen des Klimawandels mindern.“

Die Studie zeigt zum ersten Mal umfassend die Auswirkungen steigender Kohlendioxid-Konzentrationen am Meeresboden. Sie betrachtet sowohl biologische als auch biogeochemische Prozesse und verschiedene Niveaus der Nahrungspyramide von Mikroben bis hin zu großen wirbellosen Tieren.

Stätten zur Einlagerung von Kohlendioxid gibt es beispielsweise vor der norwegischen Küste. Innerhalb der Europäischen Union gilt diese Technik als eine Schlüsseltechnologie zur Verminderung von Treibhausgasen. „Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, dass bei der Standortwahl und Planung von Kohlenstoffspeichern unter dem Meeresboden auch ein genauer Blick auf die dortigen Bewohner und ihr Ökosystem geworfen werden muss, um Schäden so gering wie möglich zu halten“, betont Studienleiterin Antje Boetius. „Andererseits gehören zum globalen Meeresschutz auch Maßnahmen gegen den weiterhin hohen Kohlendioxid-Ausstoß.“FA/HR

Abstract aus Science Advances: “Die CO2-Speicherung unter dem Meeresboden gilt als eine künftige Technologie zur Abmilderung des Klimawandels. Wir untersuchten die ökologischen Folgen des CO2-Ausstoßes für ein marines benthisches Ökosystem (benthische Zone = unterste Zone am Meeresboden). Zum ersten Mal mit einer multidisziplinären integrierten Studie haben wir Hypothesen getestet, die aus einer Meta-Analyse früherer experimenteller und in situ-Studien mit hohem CO2-Ausstoß abgeleitet wurden. Dazu haben wir die ökologischen Funktionen des natürlich CO2-belüfteten Meeresbodens vor der Mittelmeerinsel Panarea (Tyrrhenisches Meer, Italien) mit denen der nicht belüfteten Sande verglichen, wobei der Schwerpunkt auf biogeochemischen Prozessen und der Zusammensetzung der mikrobiellen und tierischen Lebensgemeinschaften lag. Hohe CO2-Flüsse (bis zu 4 bis 7 mol CO2 m-2 Stunden-1) lösten alle sedimentären Karbonate auf, und die Auswanderung von Silikat und Eisen führte zu lokalen Produktivitätssteigerungen von Mikrophytobenthos (+450%) und stehenden Beständen (+300%). Trotz der höheren Nahrungsmittelverfügbarkeit waren die tierische Biomasse (-80%) und die trophische Vielfalt im Vergleich zum Referenzstandort deutlich geringer. Auch bakterielle Gemeinschaften waren strukturell und funktionell betroffen, vor allem in der Zusammensetzung von Heterotrophen und mikrobiellen Sulfatreduktionsraten (-90%). Die beobachteten ökologischen Auswirkungen von CO2-Leckagen auf den Unterwassersand wurden mit mittelfristigen Transplantationsexperimenten reproduziert. Diese Studie bewertet Indikatoren für die Umweltauswirkungen durch CO2-Leckagen und stellt fest, dass die Zusammensetzung der Gemeinden und wichtige ökologische Funktionen unter hohem CO2-Ausstoß dauerhaft verändert werden.” (Übersetzt mit www.DeepL.com/Translator)

->Quellen: