Ökosystemfunktionen tidebeeinflusster Marschen

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1 Ökosystemfunktionen tidebeeinflusster Marschen Kai Jensen Angewandte Pflanzenökologie, Universität Hamburg

2 Einleitung Tidebeeinflusste Marschen Ökosystemfunktionen & -leistungen Standortfaktoren & Biodiversität Artenvielfalt ästuarine Gradienten & Klimawandel Meeresspiegelanstieg und Stabilität von Marschen Sedimentation und Akkretion an Elbe-Ästuar und Nordseeküste Coastal Squeeze versus Marsh Resilience Blue Carbon : Kohlenstofffestlegung in Marschen Organischer Kohlenstoff in Marsch-Sedimenten Akkretion und Kohlenstofffestlegung Ausblick

3 Tide-beeinflusste Marschen: Was ist das? Salinität: 0 bis 34 psu Süßwasser-, Brackwasserund Salz-Marschen Höhe: -1.5 to +1.5 m MThw Pionierzone, Untere und Obere Marsch Schierlings-Wasserfenchel Salzmarsch Brackwasser- Marsch PLAN (2016) Obere Marsch Untere Marsch Pionierzone Süßwasser- Marsch

4 Tide-beeinflusste Marschen: Was ist das? Deich Höhengradient & Überflutungsdynamik -1,5 m bis + 1,5 m MThw Pionierzone: +/- jede Tide (2x pro Tag) Untere Marsch: Springtiden (2x pro Monat) Obere Marsch: Sturmfluten (2x pro Jahr) Pionierzone Untere Marsch Obere Marsch Coldewey & Erchinger (1992)

5 Ökosystemfunktionen und -leistungen Antje Seebens Kai Jensen Bettina Holsten Ecosystem services are the benefits people obtain from ecosystems (MEA 2003) Bettina Holsten Kai Jensen Millenium Ecosystem Assessment (2003) Kai Jensen

6 Einleitung Tidebeeinflusste Marschen Ökosystemfunktionen & -leistungen Standortfaktoren & Biodiversität Artenvielfalt ästuarine Gradienten & Klimawandel Meeresspiegelanstieg und Stabilität von Marschen Sedimentation und Akkretion an Elbe-Ästuar und Nordseeküste Coastal Squeeze versus Marsh Resilience Blue Carbon : Kohlenstofffestlegung in Marschen Organischer Kohlenstoff in Marsch-Sedimenten Akkretion und Kohlenstofffestlegung Ausblick

7 Tide-beeinflusste Marschen: Diversität USA vs GER 450 Vegetationsaufnahmen Salinitätsgradient: Salz-, Brackwasser und- Süßwasser-Marschen Höhe: Pionierzone, Untere und Obere Marsch Connecticut (USA) Elbe (GER) Engels & Jensen (2009)

8 Tide-beeinflusste Marschen: Diversität USA vs GER Elbe (GER) Connecticut (USA) Pionierzone Pionierzone Untere Marsch Obere Marsch Untere Marsch Obere Marsch Engels & Jensen (2009)

9 Tide-beeinflusste Marschen: Diversität USA vs GER Elbe (GER) Connecticut (USA) Artenvielfalt beeinflusst von Glazialgeschichte, Stress & Konkurrenz Pionierzone Pionierzone Untere Marsch Obere Marsch Untere Marsch Obere Marsch Engels & Jensen (2009)

10 Artenvielvalt im Klimawandel: Diversität USA vs EUR Baldwin, Jensen & Schönfeldt (2014)

11 Artenvielvalt im Klimawandel: Biomasse USA vs EUR Europe USA

12 Artenvielvalt im Klimawandel: Diversität USA vs GER Europe USA Artenvielfalt sinkt mit zunehmendem Breitengrad & Erwärmung reduziert Artenvielfalt über Konkurrenz

13 Einleitung Tidebeeinflusste Marschen Ökosystemfunktionen & -leistungen Standortfaktoren & Biodiversität Artenvielfalt ästuarine Gradienten & Klimawandel Meeresspiegelanstieg und Stabilität von Marschen Sedimentation und Akkretion an Elbe-Ästuar und Nordseeküste Coastal Squeeze versus Marsh Resilience Blue Carbon : Kohlenstofffestlegung in Marschen Organischer Kohlenstoff in Marsch-Sedimenten Akkretion und Kohlenstofffestlegung Ausblick

14 Tidebeeinflusste Marschen und Meersspiegelanstieg MThw- Linie Heute Deich Sind die tidebeeinflussten Marschen am Elbe-Ästuar und im Wattenmeer durch den Meersspiegelanstieg bedroht? MThw- Linie MThw Zukunft Rückgang Marschen Deich MThw Schröder 2007, verändert

15 Tidebeeinflusste Marschen und Meersspiegelanstieg Akkretion: 6.1 ± 0.7 mm yr -1

16 Tidebeeinflusste Marschen und Meersspiegelanstieg Erfassung von Sediment- Deposition in zwei-wöchigem Rhythmus entlang ästuariner Gradienten Umrechnung von Sediment- Deposition (g/m²*jahr) in Akkretion (mm/jahr) über Lagerungsdichte im Boden Butzeck et al. (2015)

17 Dynamik der Sediment-Deposition Butzeck et al. (2015) Süßwasser- Marsch Brackwassermarsch Salzmarsch

18 Akkretionsraten und Meeresspiegelanstieg Akkretionsrate [mm pro Jahr] Meeresspiegelanstieg etwa 2 mm/jahr Meeresspiegelanstieg etwa 4-8 mm/jahr Akkretionsraten Obere Marsch: 1-3,5 mm/jahr Untere Marsch inkl. Pionierzone: 5-20 mm/jahr Tide-beeinflusste Marschen der Elbe und des Wattenmeeres sind resilient gegenüber moderatem Meeresspiegelanstieg SLR: SLR: Butzeck et al. (2015) Süßwasser- Marsch Brackwassermarsch Salzmarsch

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20 Einleitung Tidebeeinflusste Marschen Ökosystemfunktionen & -leistungen Standortfaktoren & Biodiversität Artenvielfalt ästuarine Gradienten & Klimawandel Meeresspiegelanstieg und Stabilität von Marschen Sedimentation und Akkretion an Elbe-Ästuar und Nordseeküste Coastal Squeeze versus Marsh Resilience Blue Carbon : Kohlenstofffestlegung in Marschen Organischer Kohlenstoff in Marsch-Sedimenten Akkretion und Kohlenstofffestlegung Ausblick

21 Kohlenstofffestlegung in tidebeeinflussten Marschen D Odorico et al Mcleod et al Marine vegetated habitats (salt marshes, mangroves, sea grass beds) cover 0.2% of the oceans surface, but contribute 50% of carbon burial in marine sediments (Duarte et al. 2013)

22 Schleswig-Holstein, Germany Bestimmung von C-Festlegung Soil depth (cm) Kurz- (<10 Jahre; SEB) und mittelfristige (30-50 Jahre; 137 Cs ) Akkretion 137 Cs [Bq kg -1 ] Sönke-Nissen-Koog, est (SNK) 30 yrs 50 yrs Westerhever, est (WH) Mueller et al. (in prep.) Dieksanderkoog, est (DSK) C-Gehalte in Bohrkernen, kurz- und mittelfristige Akkretionsraten Nolte et al. 2013

23 OC-Dichte [g/cm³] OC-Gehalt [%] Lagerungsdichte [g/cm³] C-Gehalt in Wattenmeer-Salzmarschen DSK WH SNK marsh Bodentiefe [cm] pioneer zone tidal flat Mueller et al. (in prep.)

24 Akkretion [cm/jahr] OC-Dichte [g/cm³] C-Festlegung: Produkt aus OC-Dichte und Akkretion C-Festlegung [g/m²*jahr] Dieksanderkoog (DSK) Westerhever (WH) Sönke Nissen Koog (SNK) <10 years 30 years years <10 years 30 years years Mueller et al. (in prep.)

25 C-Festlegung [g/m²*jahr] C-Festlegung: Projektion mit mittlerer Akkretionsrate Suchrow et al. (2012): Akkretion: 6.1 ± 0.7 mm yr -1 Rate der Kohlenstofffestlegung sinkt mit betrachtetem Zeitraum Mittelfristige (30-50 Jahre) C- Festlegung zwischen 150 und 170 g m - ² yr -1 Ähnliche Werte wie bei Duarte et al. (2013) Mueller et al. (in prep.)

26 C-Festlegung: Vorsicht vor Überschätzung Kohlenstoff-Festlegung nach Verfahren von Duarte et al. (2013) vermutlich überschätzt; Unterscheidung authochtoner und allochthoner Kohlenstoff von Bedeutung Van de Broek et al. (2018)

27 Einleitung Tidebeeinflusste Marschen Ökosystemfunktionen & -leistungen Standortfaktoren & Biodiversität Artenvielfalt ästuarine Gradienten & Klimawandel Meeresspiegelanstieg und Stabilität von Marschen Sedimentation und Akkretion an Elbe-Ästuar und Nordseeküste Coastal Squeeze versus Marsh Resilience Blue Carbon : Kohlenstofffestlegung in Marschen Organischer Kohlenstoff in Marsch-Sedimenten Akkretion und Kohlenstofffestlegung Ausblick

28 Ausblick: Plant Ecology goes belowground Pflanzen beeinflussen die Umweltbedingungen in der Rhizosphäre! Physiologische Konstitution von Pflanzen der Marschen steuern C- Umsätze im Boden Lenzewski, Mueller et al. (2017)

29 Ausblick: Erwärmungsexperiment Hamburger Hallig

30 !! Vielen Dank!! Abteilung Angewandte Pflanzenökologie