Riesenalgen als Klimaschützer? Unterwasserwälder im Ozean

Eine der größten Wälder der Erde liegt unter Wasser. Statt Bäume wachsen hier Meterlange braunalgen. Manche werden so hoch wie drei stöckige Häuser. Sie schützen die Küsten vor Erosionen, ernähren Tausende von Arten und speichern gleichzeitig auch große Mengen an Kohlenstoff. Wie viel davon als CO2 in der Atmosphäre zurückbleibt, beeinflusst das gesamte Klimasystem auf der Erde. Wie heiß unsere Sommerwerten, wie häufig extrem Wetter auftreten und wie schnell sich die Meere erwärmen. Wie funktioniert dieser Klimaschutz unter Wasser? Und kann man einen solchen Unterwasserwald wieder aufforsten wie eine normalen Wald? Steigende Meerestemperaturen, Überfischung und Abwässer haben die wertvollen Algen nämlich in vielen Regionen der Welt bereits zerstört. Ich bin Karolien Weischel und in meiner Recherche nehme ich euch mit in den Oktupus-Wald von Südafrika, einen der artenreisten Unterwasserwäldern der Welt. Eku, Wissenschaft und Forschung. Über dem Strand von Millas Point hängt Nebel. Hier zwischen den Runden Granitfelsen, eine Stunde entfernt von Kapstadt, wollen Janes Landschaft und ich in den Ablandtik abtauchen. 12 Grad hat das Wasser heute. Das Minimum an der Kippment, was man eigentlich braucht oder was wir benutzen, ist eine Goggle-Gurl, also eine Taucherbrille und eine Schnäuche und eine Badehose oder eine Badeanzug. Wir tauchen ohne Neopreneanzug. Nur eine Unterwasserkamera nimmt Janes Landschaft mit. Er ist Meeresbiologe an der Stellenbosch-Universität in Südafrika und dokumentiert, welche Arten in der Falls Bay vorkommen. Wir stehen am Rand vom Kelpwald, den wir auch den Great African Sea forsten nennen. Wir sehen hier nach vorne gucken, diese kleinen dunklen Pflanzen an der Oberfläche, die da schwimmen. Kelp, das sind verschiedene Arten von Braun-Algen. Sie verankern sich an den Felsen am Meeresgrund und wachsen bis zur Wasseroberfläche. Hier in Südafrika können sie bis zu 15 Meter hoch werden. Wie ein Gürtel ziehen sich die Algenwälder am Strand entlang und bedecken so ein Viertel der Küsten weltweit. Ein riesiges Ökosystem also. Ich will wissen, wie das Zusammenspiel in diesem Lebensraum funktioniert und seine Bewohner kennenlernen. Auf den Felsen wächst natürlich der Kelp, aber gleichzeitig hat auch ganz viele andere Organismen, die zum Beispiel in den Höhlen oder an den Felswenden wachsen. Und du ziehst dich dann an dem Kelp nach unten, das heißt, wir tauchen ohne Gewichter auch? Ja, genau, gerade wenn man keinen Wettzug trägt, kann man mit wenig Gewichten tauchen. Und unser Kelp hier ist so stark, weil wir so viel wählen haben, muss das sehr, sehr stark sein. Da kann man sich sehr, sehr schön darunter ziehen. Vorsichtig natürlich. Man möchte es ja nicht abreißen. Es ist gar nicht so leicht, sich einen Weg durch die Algen zu bauen. Wir schwimmen weiter raus und tauchen nach unten. Vor mir eröffnet sich ein dichter Wald. Sonnenlicht fällt von oben durch das Wasser. Die Algen leuchten hellgrün. Jede Welle zieht die Masse immer wieder Richtung Strand. Aus dem Augenwinkel huscht ein Fischwarm an mir vorbei. Unter mir auf den Felsen sitzen an einem Mond, in Rot, Lila, Orang. Ich muss Luft holen. Auf einmal schlängelt sich ein High for mir durch den Wald aus Riesenalgen. Ein Püjama-Hei erzählt mir Janes Landschaft später. Er heißt so wegen seiner schwarzen Streifen. Als ich mich am Kelb weiter nach unten hangle, entdecke ich etwas auf dem Meeressgrund. Auf den ersten Blick sieht es aus wie ein Muschelhaufen. Dann bewegt es sich. Es ist ein Octopus, der sich getan hat. Die Zeit vergeht viel zu schnell. Wir müssen raus. Hier gibt die Kelte den Tag vor. Ja, ist einer der wahrscheinlich am dichtesten besiedelten Orte mit Octopus. Wie fühlst du dich jetzt gerade? Mein Körper reagiert ziemlich stark, echt zitter. Ja. Aber ich fühl mich sehr, sehr lebendig. Nicht nur Octopus. Auch Fische, Schnecken, Krebse oder See-Other nutzen Kelpwälder, um Nahrung zu finden und sich in ihnen zu verstecken. Bei seinen Tauchgängen hat Meeresbiologe Janes Landschaft immer wieder Skurrile Begegnungen. Auf der anderen Seite, hier hinter uns ist es so ein Bereich, wo wir letzten ein Octopus hatten, der ein Verhalten gezeigt hat, was man sehr selten sieht, das nennt sich "by-peedle walking". Also zwei physiges Laufen. Octopus haben ja acht Arme. Und der Octopus hat einen Mechanismus, um sich vorzubewegen und auszusehen, als wenn sie irgendwas komplett anderes sind und zum Beispiel ein High komplett zu verwirrenden. Dass es im Kelpwalt nur so vorarten wimmelt, erwähnte schon der Naturforscher Charles Darwin in seinen Aufzeichnungen. Als er 1835 vor der Küste Südamerikas unterwegs war. Die Zahl der Lebewesen, der ein Existenz vom Kelpwalt abhängt, ist er staunlich. Ich kann diese großen, aquatischen Wälder nur mit den tropischen Regenwäldern an Land vergleichen. Allein in Südafrika sind über 100 Arten im Kelpwalt endemisch. Sie kommen also nur hier vor. Wie eine Napschneckenart, die sich an den Bambus Kelp angepasst hat, erklärt Janes Landschafts. Jeder Stängel hat einen König. Eine große, die das Schafft auf den Stängel zu kommen. Die Jungtiere leben alle oben auf dem Blättern und warten darauf, dass irgendwann Platz wird. Die sind sehr territorial. Es gibt eine, die den Primespot übernimmt. So lange die da ist, hält die die anderen quasi in Schacht. Nicht nur im Ozean. Auch an Land werden die Algen schnell besiedelt. Von Mikroorganismen, Insekten und Krebsen. Meeresbiologe Janes Landschaft hebt eine der schweren Algen nach oben, die einen Strand von Millaspoin gespült wurde. Wir bewegen hier mal so ein Stück Eiger. Nehmen wir sie mal weg. Dann kannst du hier schon sehen, wie viele Tausende von Sandflugkrebsen hier drunter sind, die also die Alge am Strand zu ersetzen und fressen. Man sieht hier schon, wie näherstoffreich dieser Lebensraum ist und diese ganze Biodeviertelität, die den Lebensraum herantreibt. Weltweit gibt es insgesamt etwa 1.500 bis 2.000 Arten von Braunealgen. Einige von ihnen bilden Schwimmblasen und halten sich damit aufrecht im Wasser. Und erinnern so an das Blätterdach einer Baumkrone. Wie all die Algen werden, hängt davon ab, wo sie wachsen. Ich denke mir an Kälbwald und Kalfornien. Da sind einjährige Pflanzen, die dann ganz schnell innerhalb von einem Jahr wachsen. Vor allem zum Beispiel in der Vegetationsperiode über den Sommer und dann zum Herbst hin wieder absterben. Hier in Südafrika haben wir nicht so stark ausgeprägte Jahresseiten. Das heißt, die Algen können im Grunde das ganze Jahr überwachsen. Und unsere Arten hier sind mehrjährige Pflanzen, vielleicht so 5-6 Jahre. Um gut zu wachsen, brauchen Kälbwälder vor allem kaltes, nervstoffreiches Wasser. Die größten Algenwälder wachsen in Kalifornien, Chile, Australien oder Neuseeland. In Deutschland finden wir sie nur vor der felsigen Küste Helgoland. Erzähl Doktor Angelika Greif. Sie forscht am Institut für Angewandteökologie und Füchologie an der Universität Rostock. Da kommen vor drei große Kälbarten, einmal Laminaria-Digitata der Fingertang, dann Laminaria-Hypoporia, der Palmtang und Sacherina Latissima der Zuckertang. Und Sacherina Latissima, sie machen aber nur ein langes Blatt. Der kann schon 5,6-7 Meter lang werden. Oder sogar manchmal bis 10. Wenn die Umweltbedingungen wirklich sehr gut und ruhig sind, die beiden Laminaria-Arten werden so im Schnitt 6 Meter. Aber bilden dann vor Helgoland einen richtig dichten Kälbwald. In Europa wachsen sie noch vor der Küste Norwegens, um die britischen Inseln und entlang der Atlante-Küste in Westeuropa. Eines haben die Unterwasserwälder alle gemeinsam. Sie wachsen beeindruckend schnell. Unter guten Bedingungen fast eine Armlänge am Tag. Gerade so dieser Riesen-Tang, mal grusstes Pyrrheferer vor Kalifornien, zum Beispiel, die können bis zu 60 Zentimeter am Tag wachsen. Also wächst wirklich irre schnell. Dadurch wird natürlich auch viel CO2 aus dem Meerwasser aufgenommen und gebunden. Als eingebunden wird in cellulose Bränzgewebe. Über ihre Wedel, die blattähnlichen Teile, betreiben die Algen Foto-Synthese. Dabei entnehmen sie auch große Mengen Kohlenstoff aus dem Wasser und speichern sie in ihren Zellen. Man schätzt so, dass normaler Capewald vor Helgoland zum Beispiel, wie wir es untersucht haben. Das sind so 1.500 Gramm Kohlenstoff pro Quadratmeter pro Jahr. Zum Vergleich, Korallenriffe speichern pro Quadratmeter und pro Jahr nur etwa ein Drittel so viel Kohlenstoss. Tropische Regenwälder nehmen im gleichen Zeitraum rund 200 bis 400 Gramm Kohlenstoff auf. Können Capewälder damit sogar mehr Kohlenstoff binden als Wälder an Land? Die entscheidende Frage ist, wie lange Kelpwälder den Kohlenstoff speichern. Erklärt Meeresbiologe Janus Landschoss. Wenn wir an einem Baum denken, dann ist der unglaublich dick. Es wird immer größer und breiter. Wenn er größer wird, braucht mehr Struktur. Capew muss sich nicht der Schwerkraft stellen. Das heißt, wir müssen keine Strukturen aufbauen. Im Meer haben wir eine höhere Umsatzrate. Tropische Regenwälder wie der Amazonas nehmen pro Quadratmeter als weniger Kohlenstoff auf. Speichern ihn dafür, aber auch über Jahrzehnte bis Jahrhunderte. Die Braunalke in den Kälbwäldern sterben viel schneller wieder ab oder werden gefressen. Wie viel Kohlenstoff in einer Alge gespeichert ist, kann man dabei über mehrere Wege messen. Man misst ja erst mal Primärproduktion in dem Sinne, dass man sagt, okay, wir können Sauerstoff im Wasser messen. Es muss ja dann so und so viel Kohlenstoff aufgebaut werden, um allen Sauerstoffmolekül zu produzieren. Dann kann man noch mit Isotoben direkt einbau von Kohlenstoff in einen Kälb-Individuen messen. Da kann man dann auch messen, wie viel Kohlenstoff einen Kälb-Individuen aufnehmen kann oder man kann einfach umrechnen über die Biomasse. Dass man die wiegt, trockenmasse, feuchtmasse. Über diese drei Methoden kann man sich dem annähern, was jetzt wirklich in Kälb gespeichert wird. Doch wie viel Kohlenstoff bleibt am Ende wirklich langfristig gebunden. Denn nur ein Zehntel des Kohlenstoffs aus den Algen sinkt auch in die Tiefsee. Nur dort entzieht er sich dem schnelllebigen Kreislauf und ist im Schlamm oder in tiefen Wasserschichten eingeschlossen. Da ist vor allem auch schwierig, das direkt zu messen, weil viel auch wirklich direkt zersetzt und gefressen wird, bevor es abzicken kann. Und ich glaube, es gibt echt nur eine Handvollstudie, das ja die Tiefsee-Sedimento oder Tiefsee-Proben analysiert haben, um dann zu gucken, da gibt es wirklich Kälb, DNA oder esotopische Signaturen, die wirklich zu Kälb gehören. Den genauen Kohlenstoffgehalt in der Tiefsee-Zumessen ist aufwendig und kompliziert. Aber was ist mit dem Kohlenstoff, der nicht in die Tiefe sinkt? Etwa ein Drittel gelangt schon während des Wachstums der Algen zurück ins Wasser, als gelöste, organischer Kohlenstoff. Genau dadurch könnte sich die Belands für Kälbwälder noch einmal verändern. Erklärt Angelika Greif. In den letzten Jahren gab es Untersuchungen dazu, dass Kälb und auch vor allem Blasentang, dass die sehr viele Polisacheriedeln unter anderem Fukuidan ist da so ein wichtiges Polisacheried, abgeben, wenn die Fotosynthese gut läuft und sie auch viel Kohlenstoff binden, weil die Sonne gut ist, viele Nährstoffe da sind, dass sie eigentlich so richtig wissen, wohin mit dem ganzen gespeicherten Kohlenstoff. Den braunalgen produzieren bei der Fotosynthese komplexe Zuckerstoffe. Die können wir uns wie eine Art Schleimschicht auf der Alge vorstellen. Ein Zuckerstoff davon ist Fukuidan. Er wird in der Zellwand gespeichert, selbst wenn die Alge abstürbt oder Teile davon absinken, bleibt der Stoff noch im Ozean gebunden, weil er ziemlich widerstandsfähig ist. Es gibt so eine Handvoll Mikroorganismen, die es abbauen können, aber die Algen geben so viel mehr ab, als das abgebaut werden kann, dass es wirklich so ein Punkt ist, dass man sagt, "Kälb, welcher können doch eine große Rolle bei der Kohlenstoffspeicherung spielen, wenn man diesen Fukuidan dann als Bezug mit einbezieht." Forschene, der Max Planke-Sellschaft schätzen, das braunalgen so jedes Jahr bis zu 550 Millionen Tonnen Kohlen-Dioxid binden könnten, das zuvor aus der Atmosphäre ins Meer gelangt ist. Das ist fast so viel wie in Deutschland, innerhalb eines Jahres an Treibhausgasen ausgestoßen wird. Um mehr über Fukuidan herauszufinden, hat Angelika Greif gemeinsam mit anderen Forschnen ein Projekt zu Blasentank in der Ostsee gestartet. "Wir wollen es erst mal wirklich gucken und der definierten Lichtbedingung, Salinität, Nährstoff-Verfügbarkeit, wie viel Fukuidan wird von so einem Blasentank unter ganz definierten Bedingungen abgegeben und ob sich die Fukuidanabgabe ändert, wenn wir das Licht um Faktor X erhöhen oder erniedrücken, wie ändert sich das dann." Das Projekt Fubluck untersucht, wie viel Kohlenstoff Blasentank ins Meerwasser abgibt. Ein Gemeinschaftsprojekt der Uni Rostock und Kiel, dem Helmholzzentrum für Ozeanforschung und im Umweltlandesamt Schleswig-Holstein. Die Forschung zu Fukuidan steht noch am Anfang, doch sie könnte zeigen, dass ein großer Anteil des Kohlenstoffs länger im Ozean gespeichert wird als bisher angenommen. Und sie wirft eine neue Frage aus. Können Kälbwäller so zu einem gezielten Werkzeug im Klimaschutz werden? Um das herauszufinden, reise ich an die Atlantik Küste nach Portugal, wo die NGO "Sie Forrester" Kälbwälder mit hilfes Spezialer Aufzuchtstationen wieder aufforztet. In Karschgeisch, einem Küstenort eine halbe Stunde westlich von Lissabon, treffe ich Paul Bacchan. Ich hatte den Eindruck, dass Europa hier geschlafen hat und nicht erkannt hat, welches Potenzial in nachhaltiger Biomasse durch Algenfarmen steckt. Paul Bacchan ist mit Kälbwäldern vor seiner Haustür in Norwegen groß geworden. Nach einigen Jahren in Japan, wo Algenfarm jedes Jahr 412.000 Tonnen Biomasse produzieren, fing er an, Kälbwälder in Norwegen und Portugal mit kleinen Setslingen wieder anzupflanzen. Das Verfahren ist simpel. Wir nehmen die Algenaben, die hier schon natürlich vorkommen, die Mutterpflanzen sozusagen. Von denen nehmen wir Teile der Blätter und produzieren daraus in Aufzuchtstationen neue Sporen. In mobilen blauen Containern an Land wachsen die Sporen zu kleinen Pflänzchen. Dafür besprüht das Team aus wissenschaftlichen und technischen Mitarbeitern Steine mit Kälbsporen, den Wasserbehaltern liegen, in denen mehr Wasser zirkuliert. Wenn die Sporen braun geworden und ein paar Millimeter groß sind, lassen wir die Setslinge in den Atlantik. Wir fahren mit Fischerboten raus und lassen sie gezielt in den Gebieten ins Wasser, wo wir wissen, dass der Unterwasserwald dort verschwunden ist. Auch die portugiesische Regierung unterstützt das Projekt. Sie genehmigte 540 Hektar Fläche im Meer vor der Atlantikküste. Doch geht das so einfach, Kälbwälder gezielt wieder anzusiedeln? Entscheidend ist, ob sich der Wald unter Wasser am Ende auch selbst vermehren kann. Wir haben Kälbwälder, die den Winter überstanden haben und auch im nächsten Jahr noch existieren. Sie sind also reproduktiv und fangen an, sich auf natürliche Weise auszubreiten. Eine Alge allein produziert Millionen von Spur. In anderen Einsatzgebieten haben sich die Kälbwälder in Portugal dagegen nicht vermehrt. Entweder hatten Fische, die Algen gefressen oder sie haben zu wenig Licht und Nährstoffe bekommen. Auch steigende Temperaturen im Ozean durch den Klimawandel sorgen dafür, dass die Algen an ihre Existenzgrenze kommen. Die Meeresbiologin Angelika Kegreif von der Universität Rostock sieht die Aufforschung von Kälbwäldern erst skeptisch. Es ist immer die Frage, wie viel Aufwand nutzen bringt das, wenn man da jetzt noch mal künstlich Kälb ansiedelt oder nicht. Wenn jetzt Kälbwäld abgestrauben ist, weiß ich die Temperatur zu schnell verändert hat. Dann gibt es ja diese Ansätze, die sei assisted evolution, dass man so eine Zucht wahr allmacht und guckt, wenn man Menschen weibchenkreuz, welche Linien sind besser angepasst an die Wärme, dass man wirklich so eine wärme liebenden Linien rauszüchtet. In einem früheren Forschungsprojekt hat Angelika Kegreif dazu ein Experiment gemacht. Mit ihrem Team hat sie Geschwisterlinien des Foukos, eine Art des Blasentangs gezüchtet, die besser mit Ozeanversauerung und höheren Temperaturen umgehen konnten. Dann hatten wir noch einen weiteren Stressort draufgegeben, dass es ein Hypoxie- Erreignis in der Hostiga, also das Sauerstoffarm ist tiefen Wasser hochkam. Das hat dann wiederum dazu geführt, dass die Geschwisterlinien, die sehr gut mit diesen anderen Stresshoren zurückkam, überproportional stark beeinträchtigt waren, wenn so ein Hypoxie-Erreignis draufkam. Also so eine Sauerstoffarmut kam, die dann gar nicht mehr mit klar kommen. Auch wenn Zuchtlinien mit einem Faktor gut klar kommen, was passiert, wenn sich ein anderer Faktor ändert? Geht dann der neu gewachsene Kelpwald auch mit einem Schlag wieder kaputt? Weltweit sind bereits zwischen 40 und 60 Prozent der Kelpwälder aus Laminariaten in den letzten 50 Jahren verschwunden. Das zeigt sich auch in Norwegen. Erklärt Paul Bakken. Oben im Norden haben Seeigel ein Gebiet von 500.000 Hektarfläche Kelpwald besetzt. Ein riesiges Arriall, das komplett tot ist. Die Seeigel hängen an den Steinen und es gibt keine Nahrung mehr. Auch kleinere Algenarten wie Turfalten hindern die größeren Laminariaten daran, sich anderen Felsen am Grund festzuhalten. Dann wächst der Wald nicht mehr. Sterben Kelpwälder weiter ab geht es nicht nur einen Klimaschutz. Vor allem bricht ein ganzes Ökosystem zusammen. Kelpwälder bilden die Grundlage für komplexe Nahrungsketten im Meer. Bei Algen geht es nicht nur am Kohlenstoff. Im Moment wird viel über CO2 gesprochen. Das spielt auch eine Rolle. Der größte Nutzen liegt aber woanders. Kelpwälder schaffen Lebensräume für Fische. Sie sorgen für mehr Fisch, der nachhaltig gefangen werden kann. Das ist entscheidend für die Ernährungssicherheit. Gerade weil Fisch weltweit immer teurer wird. Wir brauchen mehr lokal erzeugte Nahrung aus dem Meer. Auf einem enttakten Hector Kelpwälder können rund 900 kg Fisch pro Jahr gefangen werden. Doch das ist nur ein Teil seines Nutzens. Braun Algen ziehen auch Nährstoffe aus dem Ozean. Vor allem Stickstoff. Damit helfen sie eingespielte Schadstoffe aus Landwirtschaft und Industrie zu reduzieren. Er erklärt Palbacken. Die andere wichtige Funktion von Algen ist ihre Wirkung auf den Nährstoffhaushalt. Sie sind der größte natürliche Filter des Planeten. Nährstoffeinträge von der Landwirtschaft - das ist ein riesiges Problem in Europa. Kelpwälder können wir uns also vorstellen wie riesige Schwemme. Die Filternährstoffe und halten so das Ökosystem stabil. Sie, unter Schutz zu stellen, ist da ja eine der wichtigsten Maßnahmen, damit sie ihre Wirkung nicht verlieren. Auch für andere Zwecke können sie nützlich sein. Wird ja viel diskutiert, ob Marco Algen als Tierfutter geeignet sind. Er gab es ja Hinweise darauf, dass wenn Eigenzug gefüttert werden, bei Rindern, dass der Methan gehalt von der Verdauung zurückgeht. Das könnte helfen, eines der stärksten Klimagase zu reduzieren. Anderer Anwendungen gibt es bereits. Algenfarmen wie Blue-Help in Namibia, ernten einen Teil der Brauneilgen und verarbeiten sie zu Mineraldünger für die Landwirtschaft. Zudem kommen Marco Algen als Rohstoff für natürlichen Kunststoff in Frage. San Spielzeug gibt schon oder Verpackungsmaterialien für Nahrungsmittel. Brauneilgen können als Ressource also noch vielseitig erforscht werden. Was die Kohlenstoffrechnung angeht, ist es wie mit allen Ökosystemen. Kelpwälder sind kein Joker, um die durch uns Menschen freigesetzen, Treibhausgase in die Eigen auszulagern. Sagt Janis Landschoss. Der Kelpwalt wird das Klimaproblem auch nicht lösen. Das liegt einfach daran, wie viel CO2 wir als Menschen tatsächlich produzieren. Noch werden Unterwasserwälder in ihrer Rolle für den Klimaschutz oft unterschätzt. Blicken wir nur darauf, wie viel Kohlenstoff langfristig in der Tiefseh gespeichert wird, ist ihr Beitrag tatsächlich begrenzt. Beziehen wir auch den gelösten organischen Kohlenstoff ein, den sie ins Meerwasser abgeben, könnte ihr Anteil deutlich größer sein als bisher gedacht. Der verlässlichste Beitrag zum Klimaschutz bleibt jedoch, bestehende Kelpwälder zu schützen. Sie wirken wie ein riesiger natürlicher Schwamm. Und halten den Kohlenstoff in ihrer Biomasse im Meer. Das war Iku, Wissenschaft und Forschung. Ich bin Karolin Weische und habe euch vom Kelpwalt erzählt. Schön, dass ihr wieder mit dabei wart. Falls ihr mehr über unsere Ozeane lernen wollt, empfehle ich euch die Iku-Volge meines Kollegen Helmut Nordwig. Änimt euch mit auf eine Recherche zu den Mikroorganismen auf dem Meeriskrund. Kaum bekannt, aber sehr wichtig für den Kohlenstoffkreislauf. Den Link findet ihr in den Show Notes.