Land-building marsh plants are champions of CO2 capture

~~for Dutch scroll down~~

Peat bogs, salt marshes, mangrove forests and seagrass beds cover only 1% of the Earth's total surface, but sequester more than 20% of all the CO₂ absorbed by ecosystems worldwide. This unique property arises because plants build these wet landscapes. Through such landscape-forming processes, an enormous amount of CO₂ is captured and stored in the soil. The power of such feedbacks in creating ‘carbon capture hotspots’ is demonstrated by scientists from the Royal Institute for Sea Research (NIOZ), Utrecht University, Radboud University and the University of Groningen, in the Netherlands, the University of Florida and Duke University in the United States and Griefswald University in Germany, in a study in which they synthesize recent scientific literature on this topic.

Hotspots of CO₂ storage
In their study, the team shows that oceans and forests hold the most CO₂ globally, followed by wetlands. "But when we look at the amount of CO₂ stored per square meter, it turns out that wetlands store about five times more CO₂ than forests and as much as 500 times more than oceans,” says first author Ralph Temmink, researcher at Utrecht University. “Peat bogs, salt marshes, mangrove forests and seagrass beds are therefore global 'hotspots' of CO₂ storage.”

Landscape-forming plants
When the team zooms in on how these hotspots work, it turns out that these wetlands are all built by landscape-forming plants that help each other when they grow close together; a process that also drives CO₂ capture.

In raised bogs, peat mosses behave like sponges - together they retain an enormous amount of rainwater, driving their own growth. Underneath the living peat mosses, the remains of dead peat mosses accumulate. Because this layer, which is up to 10 meters thick, is permanently under water, the dead plants hardly decompose. This means that a lot of CO₂ is retained as the mosses gradually build these peatland landscapes.

In lowlands and coastal marshes, plants retain suspended sediments and dead plant material with their aboveground stems and leaves and complex root mat belowground. Nutrients are released from this captured detritus and the plants grow even better. Just like in raised bogs, this positive feedback between detritus capture and plant growth thickens the soil layer, in which a lot of CO₂ is locked up.

Ecosystem restoration of wetlands
Although wetlands are essential in the fight against climate change, human interference is causing the loss of 1% of these ecosystems per year worldwide. Land reclamation and pollution disrupt the landscape-forming processes. Consequently, marshland disturbances release enormous amounts of CO₂ from their soils. In total, wetland degradation is contributing about 5% of our global annual CO₂ emissions.

Of all wetland restoration attempts, more than 50% fail because the landscape-forming properties of the plants are insufficiently taken into account. "Restoration is much more successful when the plants are placed in large dense clumps, when their landscape-forming properties are mimicked, or simply when very large areas are restored in one go,” says Tjisse van der Heide, researcher at NIOZ and professor of coastal ecology at the University of Groningen. "The good news is that with this knowledge, large-scale restoration of these important wetlands is now within reach.”

Opportunities for nature and society
“We support this study and are very happy with its findings”, says Teo Wams, director of nature managing NGO Natuurmonumenten; “it shows how important peatland and salt marshes are, and illustrates that we should take good care of these valuable ecosystems. Also, this knowledge helps us to improve management and restoration of unique landscapes”. Industry also sees opportunities: “We have been supporting research on restoration of CO₂-capturing ecosystems for years. It is an important aspect of the ‘Building with Nature’ concept, and we expect it to become an important part of future hydraulic engineering projects”, says Mark van Koninksveld, R&D and Innovation Manager at the international marine contractor Van Oord.

Moerasplanten zijn toppers in CO₂-opslag

De CO₂ uitstoot door het verbranden van fossiele brandstoffen leidt tot klimaatverandering. Om die reden is een snelle energietransitie heel belangrijk. Maar naast het verminderen van onze CO₂-uitstoot, is het vastleggen van CO₂ cruciaal om verdere opwarming van de aarde tegen te gaan. Een internationaal team onder leiding van Nederlandse onderzoekers laat zien dat zout- en zoetwatermoerassen enorme hoeveelheden CO₂ opslaan. Dit komt door de manier waarop deze landschappen door planten gebouwd worden. De onderzoekers publiceerden hierover in het gezaghebbende wetenschappelijke tijdschrift Science. Hoewel deze moeraslanden wereldwijd achteruitgaan, is het goede nieuws dat hun herstel van steeds beter gaat, waardoor het halen klimaatdoelen en natuurherstel hand in hand kunnen gaan.

Hoog- en laagvenen, kwelders/schorren, mangrovebossen en zeegrasvelden beslaan slechts 1% van het totale aardoppervlak, maar zijn wel goed voor 20% van alle CO₂ die wereldwijd door alle ecosystemen samen is vastgelegd. Deze grote bijdrage komt doordat planten deze natte landschappen opbouwen door samen te werken. Daarbij wordt enorm veel CO₂ uit de lucht opgenomen en in de bodem vastgelegd. Dit tonen wetenschappers van onder meer het Koninklijk Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ), Universiteit Utrecht, de Radboud Universiteit en de Rijksuniversiteit Groningen aan in een studie waarbij ze alle recente wetenschappelijke literatuur onder de loep nemen.

Hotspots van CO₂-opslag
In hun studie toont het team dat in oceanen en bossen wereldwijd het meeste CO₂ ligt opgeslagen, gevolgd door moeraslanden. “Maar wanneer we kijken naar de hoeveelheid opgeslagen CO₂ die per vierkante meter wordt vastgelegd, blijkt dat moeraslanden zo’n vijf keer meer CO₂ opslaan dan bossen en wel 500 keer meer dan oceanen,” aldus eerste auteur Ralph Temmink, ecoloog en Universitair Docent bij de Universiteit Utrecht. “Hoog- en laagvenen, kwelders/schorren, mangrovebossen en zeegrasvelden zijn dus ‘hotspots’ van CO₂-opslag.”

Landschapsvormende planten
Wanneer het team inzoomt op de werking van deze ‘hotspots’, blijkt dat deze moeraslanden allemaal worden gebouwd door landschapsvormende planten die elkaar een handje helpen door dicht op elkaar groeien; een proces dat ook de CO₂-opname stuwt.

In hoogvenen gedragen veenmossen zich als een soort spons – samen houden ze ontzettend veel regenwater vast, waardoor ze hun eigen groei stimuleren. Onder de levende veenmossen stapelen de resten van dode veenmossen op. Doordat die laag van soms wel 10 meter dik permanent onder water staat, breken die dode resten bijna niet af waardoor heel veel CO₂ wordt vastgehouden.

In laagvenen en kustmoerassen houden planten dode plantenresten vast met hun wortelmat. Hieruit komen voedingsstoffen vrij waardoor de planten steeds beter groeien. Tegelijkertijd hopen de plantenresten in de kletsnatte bodem op waardoor er net als in hoogveen een dikke bodemlaag ontstaat waarin veel CO₂ vastgelegd is.

Ecosysteemherstel van moeraslanden
Hoewel moeraslanden essentieel zijn in de strijd tegen klimaatverandering, gaat er wereldwijd 1% per jaar van deze ecosystemen verloren door menselijk ingrijpen. Door ontginning en vervuiling worden de landschapsvormende processen verbroken. Hierdoor komen enorme hoeveelheden CO₂ vrij uit de moerasbodems. Dit is in totaal zo’n 5% van onze wereldwijde jaarlijkse CO₂ uitstoot.

Van alle herstelpogingen van moeraslanden mislukt meer dan 50% doordat geen of onvoldoende rekening wordt gehouden met de landschapsvormende eigenschappen van de planten. “Herstel wordt veel succesvoller door de planten in grote dichte pollen te plaatsen, hun landschapsvormende eigenschappen na te bootsen, óf door simpelweg hele grote oppervlaktes in één keer te herstellen”, stelt Tjisse van der Heide, onderzoeker bij het NIOZ en hoogleraar kustecologie aan de Rijksuniversiteit Groningen. “Het goede nieuws is dat grootschalig herstel van deze belangrijke moeraslanden met deze kennis nu tóch binnen handbereik komt”.

Kansen voor natuur en maatschappij
“We steunen het onderzoek en zijn blij met deze bevindingen”, aldus Teo Wams, directeur natuurbeheer Natuurmonumenten; “Het toont aan hoe belangrijk veengebieden en kwelders zijn en dat we enorm zuinig moeten zijn op deze waardevolle ecosystemen. Bovendien helpt deze kennis ons bij het beheer en verder herstel van deze unieke natuurgebieden”. Ook de industrie ziet kansen. “Het is niet voor niets dat we al jaren bijdragen aan onderzoek naar het herstel van deze CO₂-vastleggende ecosystemen. Het is een belangrijk aspect van 'Bouwen met de Natuur' en we verwachten dat dit in de toekomst een steeds belangrijker onderdeel zal worden van waterbouwprojecten.” aldus Mark van Koningsveld, R&D en Innovatie Manager bij het internationale baggerbedrijf Van Oord.