Obwohl Korallenriffe nur gut 0.1 Prozent der Ozeane ausmachen, bieten sie Lebensräume für 25 Prozent aller Fische und wirbellosen Tiere des Meeres. Sie unterstützen also eine riesige Artenvielfalt und erfüllen damit eine wichtige ökologische Funktion. Sie sind mitverantwortlich für den Küstenschutz: Riffe vermögen ungefähr 90 Prozent der Wellenenergie abzufangen. Zudem sind mehr als eine Milliarde Menschen abhängig von gesunden Korallenriffen, sei es für ihre Ernährung oder ihren Lebensunterhalt.
Mittlerweile ist uns allen bewusst, dass der Klimawandel die Korallenriffe bedroht. Die CO2-Emissionen in der Atmosphäre erhöhen die Oberflächentemperaturen der Meere, was wiederum zur Versauerung der Ozeane führt. Daraufhin sterben Algen, die mit den Korallen in Symbiose stehen. Werden die Korallen nicht mehr von den Algen ernährt, sterben sie. Prognostiziert wird, dass bei einer Erderwärmung von 1.5°C zwischen 70 und 90 Prozent der Riffe absterben, und bei 2°C gar 99 Prozent aller Korallenriffe.
Inzwischen beschäftigen sich viele Wissenschaftler mit Lösungsansätzen und Technologien zum Schutz von Korallenriffen.
Varianten der Korallenvermehrung
Die künstliche Vermehrung von Korallen in eigens dafür geschaffenen Aufforstungsprogrammen wird bereits in vielen Varianten ausgeführt. Dabei wird eine grosse Anzahl von Korallen gezüchtet, um sie anschliessend in den Riffen zu pflanzen. Solche Korallenbaumschulen können feldbasiert, also vor Ort im Meer gegründet werden oder sich auch an Land befinden. Meist wird die Wahl des Ortes vom Ziel des jeweiligen Aufforstungsprogramms bestimmt.
Der Vorteil von feldbasierten Baumschulen besteht darin, dass sie mit einem relativ geringen technologischen Aufwand verbunden sind. Die wachsenden Korallen werden im Meer aufgezogen, was bedeutet, dass die Umweltbedingungen nicht künstlich hergestellt werden müssen. Da zusätzlich weniger hochqualifiziertes Personal eingestellt werden muss, können die Kosten relativ niedrig gehalten werden. Ein Nachteil liegt allerdings darin, dass die Baumschulen, die oft in einem Gebiet ausserhalb natürlicher Riffe stationiert sind, von Umweltextremen wie warmen Temperaturen und starken Stürmen heimgesucht werden können. Es gibt eine grosse Vielfalt von schwimmenden und stationären Strukturen, die je nach Art der Koralle, Ort der Baumschule, äusseren Bedingungen und verfügbaren Ressourcen variieren können.
Über Korallengärtnereien an Land kann eine bessere Kontrolle ausgeübt werden. Korallenbleichen und Krankheiten können umgangen und die Umweltbedingungen so manipuliert werden, dass die Korallen sich optimal entwickeln können. Andererseits können solche Gärtnereien sehr kostspielig sein, denn es gibt unzählige Faktoren, die berücksichtigt werden wollen. Die Wasserdurchflussmenge soll beispielsweise an die jeweilige Korallenart angepasst werden und ausserdem die in Korallenriffen auftretenden, natürlichen Strömungen imitieren. Auch die Lichtverhältnisse sollten der Tiefe angepasst sein, aus der die Korallen ursprünglich stammen.
Das Ziel von 3D-Strukturen ist es, insbesondere in beschädigten Riffen die Möglichkeit zur Neurekrutierung von Korallen zu schaffen und zur Genesung des Ökosystems beizutragen. Dabei soll die Komplexität eines Riffs nachgeahmt werden. Es gibt eine ganze Reihe von Studien und Projekten, die sich diesem Hintergrund widmen.
Schweizer Innovation
Die innovative Schweizer Organisation «rrreefs» (rethinking, rebuilding, regenerating) wurde ursprünglich in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich gegründet. Ziel ist, die Korallenriffstrukturen wieder aufzubauen, um unter anderem auch die Widerstandsfähigkeit im Bereich Küstenschutz wiederherstellen zu können. Die künstlichen Riffe entstehen durch viele einzelne Ton-Strukturen, die sich wie Legosteine aufeinander stapeln und sich so den individuellen Anforderungen der lokalen Umgebung anpassen lassen. Die wissenschaftlich entwickelte, poröse Oberflächenstruktur der Module erlaubt die Ansiedlung der Korallen im kritischen Larven-Frühstadium. Gleichzeitig bietet es genügend Licht und Schutz vor Fressfeinden. Die Hohlräume zwischen den Strukturen dienen als vielfältige Lebensräume für kleinere Fische, Krebstiere, Seeigel und anderen Lebewesen, genau wie dies in natürlichen Korallenriffen der Fall wäre – sie schaffen damit wichtige ökologische Nischen. Die für die Strukturen benötigten Materialien können aus lokalen Ressourcen produziert werden. Sinn der Sache ist, dass im Laufe der Zeit aus den Strukturen ein autarkes, widerstandsfähiges Korallenriff mit wachsender Biodiversität entsteht, das schliesslich wertvolle Ökosystemleistungen erbringen wird.
Roboter im Dienst der Korallen
Ein anderes Projekt involviert einen selbstständig arbeitenden Roboter, ein nur 75cm grosses, gelbes U-Boot namens RangerBot, das speziell für Korallenriffumgebungen entwickelt wurde und vielfältige komplexe Missionen zu ihrem Schutz erfüllen kann. Er kann sich nicht nur in alle Richtungen hin fortbewegen, sondern auch Hindernissen ausweichen.
Neben dem Klimawandel wird im australischen Great Barrier Reef zu einem grossen Teil auch der Dornenkronenseestern für den starken Korallenrückgang verantwortlich gemacht. Der Seestern, dessen natürliche Fressfeinde überfischt wurden, hat eine Vorliebe für Steinkorallen und hinterlässt nur deren Kalk-Skelette. Der RangerBot kann den Dornenkronenseestern dank maschinellem Lernen mit einer Genauigkeit von 99.4 Prozent identifizieren. Er injiziert ihn mit Essig, was das Ende des hungrigen Weichtiers bedeutet, den Rest des Korallenriffs aber nicht weiter beeinträchtigt.
Der RangerBot ist multifunktionell und kann beispielsweise auch zur Überwachung der Wasserqualität, Korallenbleiche und Verschmutzung sowie für den Transport von Korallenlarven eingesetzt werden. Ausserdem ermöglicht der Roboter die kostengünstige und schnelle Kartierung von weitläufigen Unterwassergebieten. Im Gegensatz zu menschlichen Tauchern kann RangerBot fast dreimal länger unter Wasser bleiben, mehr Daten innerhalb der gleichen Zeit sammeln und ausserdem in der Nacht oder an Orten, die für Menschen als zu gefährlich angesehen werden, operieren.
Besonders erfreulich ist, dass der Roboter in Zukunft preiswert und leicht verfügbar sein soll. Das bedeutet, dass Forscher, Riffmanager und Gemeinden weltweit von dieser Erfindung profitieren können und der RangerBot in unzähligen Korallenriffen zukunftsnah eingesetzt werden kann.
Hoffnungsschimmer für Korallenriffe
Obwohl die Zukunftsaussichten der Korallenriffe insgesamt nicht sehr gut aussehen, gibt es also doch einige Hoffnungsschimmer. Ausserdem wurden in den letzten Jahren Experimente mit Korallen unternommen, die zeigten, dass einige Reis-, Lappen- und Fingerkorallen einer Erwärmung von 2°C standhalten konnten. Manche Korallen zeigen also eine gewisse Resilienz gegenüber erhöhten Temperaturen. Das sind gute Nachrichten, allerdings dürften auch sie irgendwann ihre Toleranzgrenze erreicht haben.
Der wichtigste Lösungsansatz ist und bleibt die Abwendung einer Klimakatastrophe. Mittelfristig sollten allerdings auch andere Stressoren durch die starke menschliche Nutzung wie der Überfischung, der Verschmutzung durch Nährstoff- und Sedimentausträge aus der Landwirtschaft oder dem Tourismus auf lokalem Level reguliert werden. Das Einrichten von Schutzzonen könnte hier eine Entlastung bieten.
Quellen und weitere Informationen:
Good Impact: So wird KI für den Umweltschutz eingesetzt
Reef Resilience Network: Korallenbaumschulen
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