Die Forscher fanden heraus, dass sowohl natürliche als auch künstliche Teiche Nettoemittenten von Treibhausgasen, insbesondere Methan, sein können. Durch die Untersuchung der Kohlenstoffverlagerungsraten und der Treibhausgasemissionen kam die Studie zu dem Schluss, dass Teiche möglicherweise einen großen Teil der weltweiten Methanemissionen ausmachen und große Mengen Kohlenstoff binden. Die Freisetzung von Methan, einem Gas, das stärker ist als Kohlendioxid, übersteigt jedoch die von diesen Teichen gebundene Kohlenstoffmenge.
Untersuchungen der Cornell University zeigen, dass Teiche Nettoemittenten von Treibhausgasen, insbesondere Methan, sein können. Die Bekämpfung der Methanfreisetzung hat das Potenzial, Teiche von Treibhausgasquellen in Treibhausgassenken zu verwandeln.
Laut zwei verwandten Studien von Forschern der Cornell University können künstliche Teiche zwar Treibhausgase sowohl absorbieren als auch freisetzen, insgesamt können sie jedoch Nettoemittenten von Treibhausgasen sein.
Diese beiden Studien beginnen mit der Quantifizierung der erheblichen Auswirkungen künstlicher und natürlicher Teiche auf das globale Treibhausgasbudget, deren Messung noch nicht genau verstanden ist.
„Globale Klimamodelle und -prognosen basieren auf genauen Berechnungen der Treibhausgasemissionen und der Kohlenstoffspeicherung“, sagte Meredith Holgerson, Assistenzprofessorin für Ökologie und Evolutionsbiologie am College of Agriculture and Life Sciences und leitende Autorin der Studie. Nicholas Ray, Postdoktorand in Holgersons Labor, ist Co-Autor beider Arbeiten.
Teichauswirkungen und Kohlenstoffeinlagerungsraten
Holgerson und Kollegen haben geschätzt, dass Teiche (definiert als 5 Hektar oder weniger, und es könnte 1 Milliarde Teiche auf der Erde geben) für 5 % der weltweiten gesamten Methanemissionen in die Atmosphäre verantwortlich sein könnten. Da viele Gewässer jedoch nicht genau gemessen werden, kann die tatsächliche Zahl nur halb oder doppelt so hoch sein. Gleichzeitig gibt es nur wenige Schätzungen über die Kohlenstoffeinlagerungsraten in Teichen.
Am 18. August veröffentlichte die Zeitschrift „Limnology and Oceanography Letters“ einen Artikel mit dem Titel „High Rates of Carbon Burial Linked to Autochthonous Production in Artificial Ponds“, in dem die Kohlenstoffverlagerungsraten von 22 Cornell-Versuchsteichen untersucht wurden. Dieselben Teiche (insgesamt 50) wurden 1964 gebaut und bieten eine streng kontrollierte Umgebung mit detaillierten Aufzeichnungen aus früheren Studien. Mithilfe der Daten konnten Holgerson und Ray den Beitrag von Managementaktivitäten zur Kohlenstoffspeicherung bewerten.
Für die Studie untersuchten die Forscher frühere Managementaktivitäten und führten außerdem Sedimentkernproben und Sedimentdickenmessungen in jedem der 22 Untersuchungsteiche durch. Sie maßen die Kohlenstoffmenge im Sediment, extrapolierten diese Messungen auf den gesamten Teich und dividierten diese Zahl dann durch das Alter des Teichs, um die pro Quadratmeter und Jahr gebundene Kohlenstoffmenge zu ermitteln, eine Zahl, die in der gleichen Größenordnung lag wie in Feuchtgebieten und Mangroven und höher als in Seen.
Sie fanden außerdem heraus, dass die Kohlenstoffeinlagerungsraten durch Wasserpflanzen (die groß genug sind, um gesehen zu werden), Fische und hohe Stickstoffzusätze im Vergleich zu Phosphor beeinflusst werden. Die Zugabe der richtigen Nährstoffarten und -verhältnisse fördert das Pflanzenwachstum, das Kohlenstoff zur Bildung von Zellen nutzt. Wenn Pflanzen sterben, werden diese Nährstoffe am Boden des Teichs abgelagert.
Während Daten zur Bindung von organischem Kohlenstoff in natürlichen Teichen fehlen, haben die Wissenschaftler ihre Ergebnisse extrapoliert, um die Gesamtkohlenstoffverlagerungsraten in natürlichen und künstlichen Teichen weltweit abzuschätzen. Sie kamen zu dem Schluss, dass natürliche und künstliche Teiche 65 bis 87 % der gesamten geschätzten Speicherung in allen Seen ausmachen, was darauf hindeutet, dass Wissenschaftler die Menge an Kohlenstoff unterschätzen, die weltweit von Teichen und Seen gebunden wird.
Saisonale Veränderungen der Gasemissionen
Die zweite Studie mit dem Titel „High Intra-Seasonal Variability in Greenhouse Gas Emissions From Temperate Constructed Ponds“, die am 19. September in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde, untersuchte die saisonalen Emissionen von Treibhausgasen (hauptsächlich Kohlendioxid und Methan) aus vier Versuchsteichen der Cornell University.
In der Studie haben die Forscher während der eisfreien Zeit des Jahres 2021 etwa alle zwei Wochen die Gasemissionen dieser Teiche gemessen.
„Globale Schätzungen der Treibhausgasbilanzen in Teichen sind äußerst unsicher, was zum Teil auf das Fehlen zeitlicher Messungen zurückzuführen ist“, sagte Lei, der Hauptautor der Studie. „Die Forscher fanden heraus, dass Methan – ein Treibhausgas, das 25-mal stärker ist als Kohlendioxid – den Großteil der jährlichen Gasemissionen ausmacht, wobei die Emissionen von Kohlendioxid und Methan je nach Jahreszeit erheblich schwanken.“
Im Frühsommer, wenn die Pflanzen wachsen, nimmt der Teich Kohlendioxid auf, und später im Jahr, wenn die Pflanzen verrotten, gibt der Teich das Kohlendioxid ab. Methan wird in den warmen Monaten ausgestoßen, die wöchentlichen Emissionen schwanken jedoch stark, was die Notwendigkeit häufiger Probenahmen für eine genaue Bilanzierung verdeutlicht.
Die Forscher fanden heraus, dass sich Methan ansammeln kann, wenn Wasser geschichtet wird (eine Schicht warmen Wassers liegt auf einer kälteren Bodenschicht), was insgesamt zu höheren Methanemissionen führt, als wenn Wasser durch Wind oder plötzliche Abkühlung vermischt wird. Dies liegt daran, dass methanproduzierende Teichbodenmikroben sauerstoffarme Bedingungen benötigen und eine Vermischung diese Bedingungen stört.
Mögliche Lösungen und Finanzierung
Wenn die Ergebnisse beider Arbeiten kombiniert werden, sind Teiche Nettoemittenten von Treibhausgasen, da die freigesetzte Methanmenge die in den Sedimenten gespeicherte Kohlenstoffmenge übersteigt. Die Ergebnisse lassen aber auch die Möglichkeit erkennen, Bubbler oder Unterwasserzirkulatoren zur Reduzierung der Methanemissionen einzusetzen.
„Wenn wir die Methanmenge reduzieren können, könnten wir diese Teiche möglicherweise von Nettoemittenten zu Nettoabsorbern machen, aber wir müssen die Menge der Methanemissionen kontrollieren“, sagte Holgerson.