Seegraswiesen wachsen sowohl in die Höhe als auch in die Breite und Tiefe. Ihre Blatthalme strecken sich dem Sonnenlicht entgegen. Ihre Wurzeln breiten sich in die Tiefe aus. Zudem sind die einzelnen Pflanzen im Meeresboden durch Rhizome miteinander verbunden. Foto: Uli Kunz, uli-kunz.com
Welches Potential hat Seegras in der Ostsee für die Speicherung von Kohlenstoff? Angela Stevenson vom Projekt Seagrass Blue Carbon bei der Untersuchung einer Seegraswiese. Foto: Thorsten Reusch/GEOMAR
Forschungstaucher bei der Anlegung eines Seegras-Renaturierungsfeldes in der Flensburger Förde 2022. Im Rahmen von SeaStore werden verschiedene Standorte auf ihre Tauglichkeit zur Wiederanpflanzung geprüft. Foto: Uli Kunz, uli-kunz.com
Unter welchen Bedingungen wächst Seegras am besten? Luftaufnahme einer SeaStore-Versuchsfläche zur Wiederanpflanzung von Seegras (im Kreis markiert) in der Schleimündung vor Maasholm 2023. Foto: Sarah Kaehlert/GEOMAR
Welche Wiederansiedlungsmethode verspricht die größten Erfolge? In der Kieler Bucht sammeln 2023 Forschende blühende Seegrassprossen entlang der Küste. Damit soll die samenbasierte Wiederanpflanzung von Seegraswiesen getestet werden. Foto: Sarah Kaehlert/GEOMAR
Im Sommer entwickeln sich die Blühsprosse der Seegraspflanze. Sie enthalten Samen, genau wie bei Pflanzen an Land. Die samentragenden Sprosse lassen sich leicht mit der Hand ernten. Sie sind gut an dem rundlichen Stängel zu erkennen, denn die Blätter von Seegras sind flach. Foto: Sarah Kaehlert/GEOMAR
Seegraswiesen gehören zu den wichtigsten Lebensräumen des Meeres. Sie schützen die Küsten, indem sie Wellen ausbremsen und den sandigen Untergrund mit ihren Wurzeln festhalten. Sie bieten vielen Meerestieren Schutz und Nahrung und stärken auf diese Weise die Artenvielfalt des Meeres. Sie können auch Krankheitserreger aus dem Wasser filtern und dem Ozean helfen, Kohlendioxid zu speichern. Dennoch schrumpfen sie in vielen Regionen der Welt. Lässt sich diese Entwicklung stoppen?
Forschungstaucher beim Einpflanzen von Seegras. Foto: Christian Howe
Seegraswiesen fördern Biodiversität und bieten wichtige Ökosystemleistungen wie Kohlenstoffbindung und Sedimentstabilisierung, die für den Klima- und Küstenschutz von großer Bedeutung sind. Im zurückliegenden Jahrhundert hat die Erde allerdings mindestens 30 Prozent ihrer Seegraswiesen verloren. Gründe für das Sterben der Seegräser sind in erster Linie ein Übermaß an Nährstoffen, die zunehmende Nutzung der Küstengebiete durch den Menschen sowie in zunehmendem Maße durch Hitzestress im Sommer.
Aktuelle Forschungsprojekte wie SeaStore, an dem auch das GEOMAR beteiligt ist, untersuchen, wie sich Seegraswiesen renaturieren lassen. Das Hauptziel von SeaStore ist es, einen umfassenden Leitfaden für den Schutz und die Wiederansiedlung von Seegraswiesen in der südlichen Ostsee zu erstellen. Dieser soll helfen, Projekte zur Wiederansiedlung zu bewerten, zu planen sowie erfolgreich umzusetzen. Der Leitfaden wird deshalb alle Aspekte der Seegras-Renaturierung abdecken - angefangen bei der Wahl passender Standorte und geeigneter Samen oder Sprösslinge über Vorgaben, wie diese ausgepflanzt werden sollten bis hin zur Erfolgskontrolle und der Frage, wie sich Interessen der Küstenbevölkerung oder des Tourismus einbinden lassen, um die Erfolgsaussichten und öffentliche Akzeptanz zu steigern.
In der Kieler Bucht finden die Forschenden blühende Seegraswiesen entlang der Küste. Im Sommer entwickeln sich die Blühsprossen der Seegraspflanzen. Sie enthalten Samen, genau wie bei Pflanzen an Land. Die samentragenden Sprosse lassen sich leicht mit der Hand ernten. Sie sind gut an dem rundlichen Stängel zu erkennen, denn die Blätter von Seegras sind flach. Mit den geernteten Samen soll im Rahmen des Projekts SeaStore die samenbasierte Wiederanpflanzung von Seegraswiesen getestet werden. Video: Sarah Kaehlert/GEOMAR
Seegraswiesen speichern über die Produktion ihrer Biomasse, sowie durch das Herausfiltern feiner organischer Sedimentpartikel Kohlenstoff. Ihre Photosynthese bindet im Wasser gelöstes CO2, welches den Anteil menschgemachten CO2 aus der Atmosphäre verringern kann und als „Blue Carbon“ im Boden für längere Zeit speichert. Im Rahmen der Helmholtz-Klima-Initiative erforschte das GEOMAR von 2019 bis 2021, wie viel CO2 aus der Atmosphäre die Seegraswiesen im deutschen Teil der Ostsee speichern, welchen Beitrag sie zum Kohlenstoffhaushalt in Deutschland leisten und wie die Bestände geschützt und Wiesen renaturiert werden können.
Dr. Angela Stevenson ist Postdoc am GEOMAR in der Arbeitsgruppe "Marine Evolutionsökologie" im Forschungsbereich 3 "Marine Ökologie". Mit ihrer Arbeit hilft sie, Lösungen für die negativen Auswirkungen des Klimawandels zu finden. Ihre aktuelle Forschung befasst sich mit der Fähigkeit von Seegraswiesen an deutschen Küsten, Kohlenstoff zu speichern.
Für die Wissenschaft ist Seegras neben seinen Ökosystemleistungen auch deshalb so interessant, weil es ursprünglich eine Landpflanze war, die sich evolutionär wieder an das Meeresleben anpassen konnte. Koordiniert von den Universitäten Groningen und Gent sowie vom GEOMAR und mit Unterstützung des Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“ haben 20 wissenschaftliche Arbeitsgruppen aus neun Ländern im Jahr 2016 das Erbgut des Seegrases Zostera marina entschlüsseln können. Das Team fand heraus, dass im Lauf der Entwicklungsgeschichte zahlreiche Anpassungen an das Landleben verloren gingen. Im gleichen Maße sind als Anpassung an das Leben im Meer neue Gene erschienen. So konnten die Forscher:innen Genfamilien identifizieren, die eine Bestäubung unter Wasser ermöglichen und den Pflanzen helfen, mit hohen Salzgehalten, geringen Lichtstärken sowie einer veränderten Parasitenzusammensetzung zurecht zu kommen.
Im Jahr 2023 zeigten Forschende in einer am GEOMAR koordinierten Publikation auf, wie sich das Seegras Zostera marina von dessen Ursprung im Nordwestpazifik über den Pazifik und Atlantik bis ins Mittelmeer verbreitete. Bei ihren Anlaysen stellten die Forschenden auch fest, dass die genetische Vielfalt im Laufe der Besiedelungsgeschichte sank - was Anlass zur Frage gibt, wie gut sich Seegras an den Klimawandel anpassen kann.
Ausbreitung genetischer Varianten im wachsenden Seegrasklon.
Genort der Mutation (siehe Vergrößerung)
Bei jeder Verzweigung bildet ein bestimmter Teil der Wachstumszellen einen neuen Ableger.
a: Die Mutation wird variabel weitergeführt (orange/grün),
Bei jeder Verzweigung bildet ein bestimmter Teil der Wachstumszellen einen neuen Ableger.
b: Die Mutation wird dominierend (orange)
Bei jeder Verzweigung bildet ein bestimmter Teil der Wachstumszellen einen neuen Ableger.
c: Die Mutation bleibt unberücksichtigt (grün)
Die Verbindungen zwischen Ablegern verrotten nach etwa 2 Jahren und es entstehen unabhängige Pflanzenindividuen. Grafik: Susanne Landis, www.scienstration.com
Seegräser pflanzen sich einerseits geschlechtlich durch die Ausbildung von Blüten und Samen fort. Die "Bestäubung" übernimmt das Meer. Zudem sind die einzelnen Pflanzen aber auch im Sediment durch wurzelähnliche, horizontal verlaufende Rhizome verbunden. Diese breiten sich im Meeresboden seitlich aus und erobern auf diese Weise neuen Lebensraum. Dieses ist eine ungeschlechtliche Form der Fortpflanzung, die auch klonale oder vegetative Fortpflanzung genannt wird.
Die geschlechtliche Fortpflanzung mit ihrer bedingten genetischen Vielfalt gilt allgemein als Voraussetzung für das Überleben und die Widerstandsfähigkeit von Arten oder Populationen. Klone, die sich ungeschlechtlich durch Verzweigung und Fragmentierung vermehren, sind jedoch die Grundlage einiger der stabilsten und produktivsten Meeresökosysteme wie Seegraswiesen und Korallenriffe. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des GEOMAR hat 2020 ein neues Licht auf dieses scheinbare Paradoxon geworfen. Die neue Studie zeigt am Beispiel des Seegrases, dass Klone genetisch nicht so homogen sind wie angenommen - und sich deshalb erfolgreich in der Umwelt behaupten können.
StoryMap: Seegras-Kartierung und Monitoring in der westlichen Ostsee Erfahren Sie mehr über die Seegras-Forschung am GEOMAR und die Modellierung der Verbreitungsgebiete in einer interaktiven Präsentation von Anne Hennke aus der Data Science Unit am GEOMAR.
Das Projekt SeaStore Forschungsschwerpunkte und Seegras-Wissen kompakt zum Thema Seegras für den Klimaschutz
Reuters: The Wider Image
Webreportage über die Schulung von
engagierten Freiwilligen zur Anpflanzung
von Seegras (englisch)
Der Hüter der Seegraswiesen
Portrait des GEOMAR-Meeresbiologen
Tadhg Ó Corcora in los! (NAH.SH GmbH)
Die Nordreportage: Klimaretter Seegras
Das Projekt SeaStore im NDR
Prof. Dr. Thorsten Reusch
Leitung Forschungseinheit
Marine Evolutionsökologie
treusch(at)geomar.de
