Abstract Policies aiming to preserve vegetated coastal ecosystems (VCE; tidal marshes, mangroves and seagrasses) to mitigate greenhouse gas emissions require national assessments of blue carbon resources. Here, we present organic carbon (C) storage in VCE across Australian climate regions and estimate potential annual CO 2 emission benefits of VCE conservation and restoration. Australia contributes 5–11% of the C stored in VCE globally (70–185 Tg C in aboveground biomass, and 1,055–1,540 Tg C in the upper 1 m of soils). Potential CO 2 emissions from current VCE losses are estimated at 2.1–3.1 Tg CO 2 -e yr -1 , increasing annual CO 2 emissions from land use change in Australia by 12–21%. This assessment, the most comprehensive for any nation to-date, demonstrates the potential of conservation and restoration of VCE to underpin national policy development for reducing greenhouse gas emissions.

Mangrove soils represent a large sink for otherwise rapidly recycled carbon (C). However, widespread deforestation threatens the preservation of this important C stock. It is therefore imperative that global patterns in mangrove soil C stocks and their susceptibility to remineralization are understood. Here, we present patterns in mangrove soil C stocks across hemispheres, latitudes, countries and mangrove community compositions, and estimate potential annual CO2 emissions for countries where mangroves occur. Global potential CO2 emissions from soils as a result of mangrove loss were estimated to be ∼7.0 Tg CO2e yr−1. Countries with the highest potential CO2 emissions from soils are Indonesia (3,410 Gg CO2e yr−1) and Malaysia (1,288 Gg CO2e yr−1). The patterns described serve as a baseline by which countries can assess their mangrove soil C stocks and potential emissions from mangrove deforestation. This research presents global baseline estimates of mangrove soil C stocks enabling countries to begin to assess their mangrove soil C stocks and the emissions that might arise from mangrove deforestation.

With the growing recognition that effective action on climate change will require a combination of emissions reductions and carbon sequestration, protecting, enhancing and restoring natural carbon sinks have become political priorities. Mangrove forests are considered some of the most carbon-dense ecosystems in the world with most of the carbon stored in the soil. In order for mangrove forests to be included in climate mitigation efforts, knowledge of the spatial distribution of mangrove soil carbon stocks are critical. Current global estimates do not capture enough of the finer scale variability that would be required to inform local decisions on siting protection and restoration projects. To close this knowledge gap, we have compiled a large georeferenced database of mangrove soil carbon measurements and developed a novel machine-learning based statistical model of the distribution of carbon density using spatially comprehensive data at a 30 m resolution. This model, which included a prior estimate of soil carbon from the global SoilGrids 250 m model, was able to capture 63% of the vertical and horizontal variability in soil organic carbon density (RMSE of 10.9 kg m−3). Of the local variables, total suspended sediment load and Landsat imagery were the most important variable explaining soil carbon density. Projecting this model across the global mangrove forest distribution for the year 2000 yielded an estimate of 6.4 Pg C for the top meter of soil with an 86–729 Mg C ha−1 range across all pixels. By utilizing remotely-sensed mangrove forest cover change data, loss of soil carbon due to mangrove habitat loss between 2000 and 2015 was 30–122 Tg C with >75% of this loss attributable to Indonesia, Malaysia and Myanmar. The resulting map products from this work are intended to serve nations seeking to include mangrove habitats in payment-for- ecosystem services projects and in designing effective mangrove conservation strategies.

The deep ocean below 200 m water depth is the least observed, but largest habitat on our planet by volume and area. Over 150 years of exploration has revealed that this dynamic system provides critical climate regulation, houses a wealth of energy, mineral, and biological resources, and represents a vast repository of biological diversity. A long history of deep-ocean exploration and observation led to the initial concept for the Deep-Ocean Observing Strategy (DOOS), under the auspices of the Global Ocean Observing System (GOOS). Here we discuss the scientific need for globally integrated deep-ocean observing, its status, and the key scientific questions and societal mandates driving observing requirements over the next decade. We consider the Essential Ocean Variables (EOVs) needed to address deep-ocean challenges within the physical, biogeochemical, and biological/ecosystem sciences according to the Framework for Ocean Observing (FOO), and map these onto scientific questions. Opportunities for new and expanded synergies among deep-ocean stakeholders are discussed, including academic-industry partnerships with the oil and gas, mining, cable and fishing industries, the ocean exploration and mapping community, and biodiversity conservation initiatives. Future deep-ocean observing will benefit from the greater integration across traditional disciplines and sectors, achieved through demonstration projects and facilitated reuse and repurposing of existing deep-sea data efforts. We highlight examples of existing and emerging deep-sea methods and technologies, noting key challenges associated with data volume, preservation, standardization, and accessibility. Emerging technologies relevant to deep-ocean sustainability and the blue economy include novel genomics approaches, imaging technologies, and ultra-deep hydrographic measurements. Capacity building will be necessary to integrate capabilities into programs and projects at a global scale. Progress can be facilitated by Open Science and Findable, Accessible, Interoperable, Reusable (FAIR) data principles and converge on agreed to data standards, practices, vocabularies, and registries. We envision expansion of the deep-ocean observing community to embrace the participation of academia, industry, NGOs, national governments, international governmental organizations, and the public at large in order to unlock critical knowledge contained in the deep ocean over coming decades, and to realize the mutual benefits of thoughtful deep-ocean observing for all elements of a sustainable ocean.

Many marine ecosystems have the capacity for long-term storage of organic carbon (C) in what are termed "blue carbon" systems. While blue carbon systems (saltmarsh, mangrove, and seagrass) are efficient at long-term sequestration of organic carbon (C), much of their sequestered C may originate from other (allochthonous) habitats. Macroalgae, due to their high rates of production, fragmentation, and ability to be transported, would also appear to be able to make a significant contribution as C donors to blue C habitats. In order to assess the stability of macroalgal tissues and their likely contribution to long-term pools of C, we applied thermogravimetric analysis (TGA) to 14 taxa of marine macroalgae and coastal vascular plants. We assessed the structural complexity of multiple lineages of plant and tissue types with differing cell wall structures and found that decomposition dynamics varied significantly according to differences in cell wall structure and composition among taxonomic groups and tissue function (photosynthetic vs. attachment). Vascular plant tissues generally exhibited greater stability with a greater proportion of mass loss at temperatures > 300 degrees C (peak mass loss -320 degrees C) than macroalgae (peak mass loss between 175-300 degrees C), consistent with the lignocellulose matrix of vascular plants. Greater variation in thermogravimetric signatures within and among macroalgal taxa, relative to vascular plants, was also consistent with the diversity of cell wall structure and composition among groups. Significant degradation above 600 degrees C for some macroalgae, as well as some belowground seagrass tissues, is likely due to the presence of taxon-specific compounds. The results of this study highlight the importance of the lignocellulose matrix to the stability of vascular plant sources and the potentially significant role of refractory, taxon-specific compounds (carbonates, long-chain lipids, alginates, xylans, and sulfated polysaccharides) from macroalgae and seagrasses for their long-term sedimentary C storage. This study shows that marine macroalgae do contain refractory compounds and thus may be more valuable to long-term carbon sequestration than we previously have considered.

Abstract Macroalgal communities in Australia and around the world store vast quantities of carbon in their living biomass, but their prevalence of growing on hard substrata means that they have limited capacity to act as long‐term carbon sinks. Unlike other coastal blue carbon habitats such as seagrasses, saltmarshes and mangroves, they do not develop their own organic‐rich sediments, but may instead act as a rich carbon source and make significant contributions in the form of detritus to sedimentary habitats by acting as a “carbon donor” to “receiver sites” where organic material accumulates. The potential for storage of this donated carbon however, is dependent on the decay rate during transport and the burial efficiency at receiver sites. To better understand the potential contribution of macroalgal communities to coastal blue carbon budgets, a comprehensive literature search was conducted using key words, including carbon sequestration, macroalgal distribution, abundance and productivity to provide an estimation of the total amount of carbon stored in temperate Australian macroalgae. Our most conservative calculations estimate 109.9 Tg C is stored in living macroalgal biomass of temperate Australia, using a coastal area covering 249,697 km 2 . Estimates derived for tropical and subtropical regions contributed an additional 23.2 Tg C. By extending the search to include global studies we provide a broader context and rationale for the study, contributing to the global aspects of the review. In addition, we discuss the potential role of calcium carbonate‐containing macroalgae, consider the dynamic nature of macroalgal populations in the context of climate change, and identify the knowledge gaps that once addressed will enable robust quantification of macroalgae in marine biogeochemical cycling of carbon. We conclude that macroalgal communities have the potential to make ecologically meaningful contributions toward global blue carbon sequestration, as donors, but given that the fate of detached macroalgal biomass remains unclear, further research is needed to quantify this contribution.

Abstract Shifts in ecosystem structure have been observed over recent decades as woody plants encroach upon grasslands and wetlands globally. The migration of mangrove forests into salt marsh ecosystems is one such shift which could have important implications for global ‘blue carbon’ stocks. To date, attempts to quantify changes in ecosystem function are essentially constrained to climate‐mediated pulses (30 years or less) of encroachment occurring at the thermal limits of mangroves. In this study, we track the continuous, lateral encroachment of mangroves into two south‐eastern Australian salt marshes over a period of 70 years and quantify corresponding changes in biomass and belowground C stores. Substantial increases in biomass and belowground C stores have resulted as mangroves replaced salt marsh at both marine and estuarine sites. After 30 years, aboveground biomass was significantly higher than salt marsh, with biomass continuing to increase with mangrove age. Biomass increased at the mesohaline river site by 130 ± 18 Mg biomass km −2 yr −1 (mean ± SE ), a 2.5 times higher rate than the marine embayment site (52 ± 10 Mg biomass km −2 yr −1 ), suggesting local constraints on biomass production. At both sites, and across all vegetation categories, belowground C considerably outweighed aboveground biomass stocks, with belowground C stocks increasing at up to 230 ± 62 Mg C km −2 yr −1 (± SE ) as mangrove forests developed. Over the past 70 years, we estimate mangrove encroachment may have already enhanced intertidal biomass by up to 283 097 Mg and belowground C stocks by over 500 000 Mg in the state of New South Wales alone. Under changing climatic conditions and rising sea levels, global blue carbon storage may be enhanced as mangrove encroachment becomes more widespread, thereby countering global warming.

The role of macroalgae (seaweed) as a global contributor to carbon drawdown within marine sediments - termed 'blue carbon' - remains uncertain and controversial. While studies are needed to validate the potential for macroalgal‑carbon sequestration in marine and coastal sediments, fundamental questions regarding the fate of dislodged macroalgal biomass need to be addressed. Evidence suggests macroalgal biomass may be advected and deposited within other vegetated coastal ecosystems and down to the deep ocean; however, contributions to near-shore sediments within coastal waters remain uncertain. In this study a combination of eDNA metabarcoding and surficial sediment sampling informed by seabed mapping from different physical environments was used to test for the presence of macroalgal carbon in near-shore coastal sediments in south-eastern Australia, and the physical factors influencing patterns of macroalgal transport and deposition. DNA products for a total of 68 macroalgal taxa, representing all major macroalgal groups (Phaeophyceae, Rhodophyta, and Chlorophyta) were successfully detected at 112 near-shore locations. These findings confirm the potential for macroalgal biomass to be exported into near-shore sediments and suggest macroalgal carbon donors could be both speciose and diverse. Modelling suggested that macroalgal transport and deposition, and total organic carbon (TOC), are influenced by complex interactions between several physical environmental factors including water depth, sediment grain size, wave orbital velocity, current speed, current direction, and the extent of the infralittoral zone around depositional areas. Extrapolation of the optimised model was used to predict spatial patterns of macroalgal deposition and TOC across the coastline and to identify potentially important carbon sinks. This study builds on recent studies providing empirical evidence for macroalgal biomass deposits in near-shore sediments, and a framework for predicting the spatial distribution of potential carbon sinks and informing future surveys aimed at determining the potential for long-term macroalgal carbon sequestration in marine sediments.