Barriere artificiali: cosa funziona e cosa no

Le barriere artificiali sono uno dei tanti strumenti utilizzati dagli ambientalisti marini per ripristinare le barriere coralline in tutto il mondo, sono realizzate con una varietà di materiali naturali o sintetici e sono disponibili in un numero infinito di forme e stili. L’obiettivo di queste barriere artificiali è generalmente quello di fornire un’area di crescita stabile per i coralli e l’habitat per i pesci e tutti gli altri organismi che si trovano su una barriera naturale. Nel corso degli anni, le barriere artificiali hanno un sacco di elogi da parte di coloro che hanno lavorato con loro, ma un sacco di critiche da parte degli scienziati che lo vedono come lavorare sui sintomi e non sui problemi che affrontano le barriere coralline. Al New Heaven Reef Conservation Program, abbiamo lavorato con barriere artificiali per oltre un decennio, e in questo articolo, ci accingiamo a esplorare la storia delle barriere artificiali, e poi guardare alcuni dei metodi che abbiamo trovato per essere il più o meno successo.

Un po ‘ di Background

Le culture indigene in tutto l’Indo-Pacifico sono note per usare strutture di bambù e foglie di palma per attirare i pesci, noti come dispositivi di aggregazione dei pesci o mode. Non è noto per quanto tempo questa pratica sia andata avanti, ma è sicuro dire che ha almeno diverse migliaia di anni. In quella stessa tradizione, molte delle prime barriere artificiali sono state progettate come mode o per aumentare l’habitat dei pesci disponibili. A differenza di molte barriere artificiali moderne, queste prime barriere artificiali non erano destinate a incoraggiare la crescita di questi ecosistemi, ma erano invece utilizzate come strumento per aiutarci a raccogliere di più da loro. Un libro scritto da John Holbrook nel 1860 è una delle prime pubblicazioni su come progettare e utilizzare barriere artificiali per attirare i pesci in un’area che è stata danneggiata dallo sviluppo a terra. Tuttavia, ci concentreremo maggiormente sulle barriere artificiali per il restauro dei coralli, piuttosto che su quelle in climi temperati o utilizzate per aumentare i tassi di cattura dei pesci.

Molte persone attribuiscono a Charles Darwin l’essere il primo restauratore della barriera corallina, quando attaccò i coralli sloggiati ai pali di bambù e osservò che erano in grado di sopravvivere, a differenza di quelli che erano rimasti a rotolare nelle sabbie. Sebbene non sia una barriera artificiale molto efficace (il bambù si degraderà in acqua più velocemente di quanto il corallo possa bloccarlo da solo), è un buon esempio di come le barriere artificiali possano essere utilizzate per fornire un ambiente di crescita sicuro e stabile per i coralli. Anche se interessante, è stato probabilmente subacquei in visita relitti affondati che prima davvero notato come substrati artificiali possono essere trasformati in fiorenti ambienti naturali di barriera corallina. Da quelle radici, l’idea ha preso piede che potremmo effettivamente migliorare il tasso di successione e recupero degli ecosistemi dopo che sono stati danneggiati fornendo la struttura di cui hanno bisogno i coralli e le spugne e l’habitat per i pesci e gli invertebrati che giocano tutti un ruolo nel mantenere l’ecosistema sano e funzionante.

All’inizio, quando le barriere artificiali iniziarono ad essere utilizzate per il ripristino degli ecosistemi corallini negli anni 1970-1980, molte delle strutture che furono affondate erano quelle che erano facilmente disponibili, come vecchie barche, navi militari dismesse, vagoni ferroviari, veicoli, ecc. Molti di questi funzionavano bene, se fossero stabili, non tossici e strutturalmente diversi. Sfortunatamente, allo stesso tempo, altri vedevano le barriere artificiali come un modo per smaltire i rifiuti senza pagare le tasse richieste e persino ottenere un riconoscimento come attività responsabile. Tali esempi includono la miscelazione di rifiuti industriali secchi o cenere nel calcestruzzo, lo scarico di milioni di pneumatici nelle sabbie e l’uso di rifiuti da costruzione in luoghi come Singapore. Questi esempi successivi arretrarono il campo delle barriere artificiali per molti anni, e ancora oggi sono utilizzati dagli scienziati per discutere contro la loro applicabilità nella protezione delle risorse marine.

Fortunatamente per le barriere coralline, tuttavia, la maggior parte degli ambientalisti riconosce che questi cattivi esempi sono solo parte della curva di apprendimento e che le cose hanno fatto molta strada da quei giorni. Oggi, invece di utilizzare solo materiali di opportunità o rifiuti, la maggior parte delle barriere artificiali sono volutamente progettati e distribuiti utilizzando materiali di lunga durata e non tossici che forniscono un alto grado di diversità superficiale e strutturale. Oggi, generalmente riconosciamo diversi obiettivi principali per le barriere artificiali:

• Sostituire la struttura e la diversità degli habitat nei luoghi in cui è stata persa (a causa di dragaggio, sviluppo, tempeste, sbiancamento, ecc.)
• Aumentare le dimensioni delle barriere coralline e la struttura disponibile per valorizzare le risorse ittiche e migliorare la biodiversità
• Creare artificiale immersioni/snorkeling siti per alleviare la pressione turistica sulle barriere naturali
• Creare attraenti o arte ispirate barriere coralline per aumentare la consapevolezza e comunicare reef problemi per il pubblico in generale

è importante riconoscere che le barriere artificiali che funzionano solo in aree dove la qualità dell’acqua è ancora favorevole per la crescita dei coralli. Barriere artificiali sono un grande strumento di gestori delle risorse marine, ma è solo uno strumento sulla nostra cintura. Deve essere utilizzato in combinazione con un’ampia varietà di altre azioni come stabilire regole e regolamenti, ridurre le minacce locali terrestri e marittime, ridurre l’eccesso di pesca/uso eccessivo e altri metodi di mitigazione o protezione per creare un programma di ripristino della barriera corallina efficace e olistico.

Cosa non funziona

Ci sono molti fattori che possono rendere una barriera artificiale un successo o un fallimento, e anche le stesse tecniche e materiali possono funzionare bene in alcune situazioni e non in altre. Una descrizione completa dei materiali, tecniche e fattori ambientali da considerare è molto più che può andare bene in un articolo, che è parte del motivo per cui offriamo corsi estesi sul tema. Tuttavia, di seguito sono riportate alcune delle tecniche che noi o altri abbiamo provato che hanno fallito, e un po ‘ sul perché. Nonostante non funzioni, vediamo persone che ripetono questi stessi errori tutto il tempo mentre “cercano di reinventare la ruota”, quindi questo è un punto di partenza importante.

1. Rifiuti e materiali potenzialmente tossici

Dovrebbe essere un dato di fatto, ma lo vediamo ancora oggi. I materiali di scarto sono raramente buoni per la costruzione di barriere coralline in quanto tendono ad essere troppo piccoli e non stabili per far crescere gli organismi su di essi. Spesso lisciviano sostanze chimiche tossiche o non forniscono la microstruttura superficiale necessaria agli organismi per attaccarsi. L’esempio più famoso di questo è l’Osborn reef costruito in Florida nei primi anni 1970, che ha visto circa 2 milioni di vecchi pneumatici scaricati sul fondo del mare. 30 anni dopo, gli studi hanno dimostrato che quasi nessun pesce viveva nella zona, i pneumatici stavano lisciviando sostanze chimiche tossiche e ad ogni tempesta si muovevano su tutto il fondo del mare (alcuni sono stati trovati lavati a terra fino alla Carolina del Nord). Progetti identici sono stati effettuati anche in Indonesia, nelle Filippine e in Australia negli 1980

L’equivalente di oggi di questi progetti di pneumatici è probabilmente meglio esemplificato da quelli che utilizzano PVC o plastica. In tutta l’Asia, le aziende di tubi in PVC spesso sponsorizzano questi progetti, contribuendo alla loro popolarità. Tuttavia, di volta in volta queste cosiddette barriere artificiali si trovano a muoversi o rovesciarsi anche in tempeste di luce, rompersi e alla fine iniziare a degradare e rilasciare sostanze chimiche tossiche. Inoltre, il PVC blu e verde ha una superficie liscia che i coralli non recluteranno facilmente o si attaccano, e quindi non finisce mai per sembrare una barriera corallina naturale. Un altro esempio è stato uno studio del Dr. Laurie Raymundo a Guam dopo blast fishing, in cui la rete in PVC è stata stesa sulla barriera corallina distrutta e trapiantata con corallo. I risultati sembravano promettenti in un primo momento, ma al 2010 APCRS Dr. Raymundo ha mostrato le immagini della zona, nessun coralli avevano attaccato e per la maggior parte la maglia stava facendo un pasticcio della zona ed è stato successivamente rimosso.

2. Strutture piccole/non protette

L’obiettivo principale delle barriere artificiali è quello di creare una struttura solida, tuttavia tale obiettivo sembra perdersi in alcuni progetti di barriera artificiale. L’esempio classico di questo è l’utilizzo di blocchi di costruzione (aka breeze o blocchi di cenere), che sono letteralmente progettati per essere leggeri e facili da rompere a metà. Nonostante questi attributi, il fatto che siano economici e prontamente disponibili in qualsiasi parte del mondo li ha resi popolari, anche se in gran parte tecnica senza successo. Generalmente, questi sono utilizzati durante progetti governativi o aziendali molto grandi, utilizzando volontari che praticano fori nei blocchi e poi frammenti di corallo epossidico nei fori. Subacquei poi metterli in ‘stuoie’ sulla barriera corallina o aree di sabbia. Sembrano grandi nelle prime serie di immagini, ma dopo la prima piccola tempesta o la stagione dei monsoni generalmente possono essere trovati sparsi sul bordo della barriera corallina o parzialmente sepolti nella sabbia, con pochi o nessuno dei frammenti di corallo ancora vivi. Ci sono stati alcuni tentativi molto creativi ed elaborati per bloccare o creare unità più grandi dai blocchi usando corde o armature, ma il vecchio assioma di “spazzatura dentro, spazzatura fuori” di solito vale.

Anche se lontano da un elenco completo, questi sono alcuni dei modi più popolari che la gente purtroppo si sono impostati per il fallimento. Ma non pensare che il fallimento sia onnipresente tra i progetti di barriera artificiale, perché ogni anno escono nuove ed eccitanti tecniche, materiali e disegni che stanno dimostrando la loro applicabilità.

Quindi, cosa funziona?

Come probabilmente avete raccolto ormai, una barriera artificiale ideale è:

• Stabile nelle normali e grandi tempeste
• Fatta dalla lunga durata, solido, materiali non tossici
• Progettato per avere una superficie di elevata complessità (texture) per il reclutamento di coralli, spugne ed altri organismi
• Progettato per fornire un’elevata quantità di complessità strutturale per i pesci e altri animali
• Progettato per fondersi con il reef “naturali”, o essere progettato per distinguersi e di trasmettere un messaggio (sculture e opere d’arte)

di Nuovo, considerazioni come la profondità, la collocazione, la navigazione di natanti, etc. non sono discussi qui, ma sono di vitale importanza per il successo. Di seguito vedremo alcuni esempi di barriere artificiali con cui lavoriamo comunemente e commenteremo un po ‘ perché ci piacciono queste tecniche, anche se potrebbero non soddisfare tutti e 5 i criteri sopra.

1. Relitti e altre grandi strutture in acciaio

Relitti di navi in metallo sono alcuni dei più antichi e più ben sviluppati barriere artificiali, anche se non ci luogo di riposo non è stato pianificato. Le navi da guerra della prima e della seconda guerra mondiale forniscono alcuni degli esempi più sorprendenti di come l’oceano possa rivendicare strutture artificiali e creare un ecosistema vivente da un oggetto estraneo. In alcuni casi, vecchi relitti sono così coperti di coralli e vita marina che sono stati identificati solo attraverso tecnologie avanzate come LIDAR, o per caso durante le operazioni di perforazione o dragaggio.

Gli organismi della barriera corallina crescono bene su strutture in acciaio, nonostante le preoccupazioni di alcuni che il ferro e altri nutrienti limitanti favoriranno la crescita algale o batterica. Sebbene utilizzino materiali di opportunità, i relitti affondati intenzionalmente richiedono tuttavia preparazioni ambientali e di sicurezza prima di essere dispiegati. Oltre ai relitti, ma sulla stessa linea, sono l’uso di piattaforme petrolifere dismesse come barriere artificiali, a condizione che i preparativi ambientali adeguati siano completati prima, queste strutture possono fornire incredibili “isole di biodiversità” in paesaggi marini altrimenti aridi.

Va notato tuttavia che l’uso di leghe metalliche miste è molto meno efficace delle strutture in acciaio. A causa degli effetti della degradazione elettrolitica che si verifica tra metalli diversi quando collocati in una soluzione di acqua salata, oggetti come automobili, elicotteri o aerei si degradano e si rompono in pochi mesi.

2.Strutture in calcestruzzo

Il calcestruzzo è il materiale preferito da utilizzare per la maggior parte dei gestori di reef per molte ragioni. In primo luogo, è un materiale che è molto vicino nella composizione al calcare di corallo naturale, ed è anche forte, pesante, economico e facilmente disponibile in tutto il mondo. Calcestruzzo può essere fatto in quasi qualsiasi forma o dimensione, e dura a lungo sotto l’oceano. Alcuni critici sostengono che i metalli in traccia trovati nel calcestruzzo (aka cemento Portland) causerà la malattia del corallo, ma questo non è mai realizzato nell’oceano, e nella nostra esperienza, i coralli prosperano su queste strutture. Il principale richiamo all’utilizzo del calcestruzzo è che le strutture possono rapidamente diventare troppo pesanti per essere implementate utilizzando le risorse limitate che la maggior parte dei piccoli gestori di barriere coralline ha a disposizione. Alcuni dei nostri più grandi progetti concreti (ad esempio, Galleggiabilità World, Mini Square, i cubi DMCR, ecc.) sono stati possibili solo a causa di partnership con il governo, che ci ha permesso l’accesso a grandi chiatte.

3. Unità modulari in acciaio tondo per cemento armato, cemento o vetro

Alcune delle nostre strutture preferite sono unità più piccole che possono essere facilmente dispiegate (abbastanza leggere da essere trasportate su una barca dai volontari) e poi assemblate in strutture più grandi sott’acqua. Suan Olan è uno dei nostri migliori esempi di questo, dove abbiamo alcune strutture fatte di parti prefabbricate in calcestruzzo assemblate in strutture interessanti e talvolta interattive. Abbiamo anche molte delle nostre unità di bottiglia lì, che è stata una delle nostre tecniche di maggior successo fino ad oggi. Le unità sono costituite da una base di cemento, in cui vengono posizionate le bottiglie di vetro e diventano il punto di fissaggio per i coralli. Le unità sono affondate nelle sabbie per impedire loro di muoversi. Infine, abbiamo molte delle nostre strutture metalliche realizzate in tondo per cemento armato. Fornire queste strutture sono tenute piccole, rigide e correttamente saldate, quindi fanno davvero bene. Forniscono un luogo facile per attaccare i coralli, tendono a consentire alle onde di attraversarli per evitare il ribaltamento e durano circa 8-10 anni sott’acqua. Una volta che crollano, di solito sono così coperti di corallo che le cose continuano a crescere normalmente.

4. Dispositivi di accrescimento minerale

Probabilmente il metodo più eccitante per la costruzione di barriere artificiali è l’uso di dispositivi di accrescimento minerale, o barriere artificiali elettrificate (tradizionalmente conosciute come Biorock™). Questi iniziano proprio come le nostre strutture metalliche modulari in tondo per cemento armato, ma una volta in acqua l’elettricità a bassa tensione viene fatta passare attraverso la struttura. Questo crea un effetto noto come elettrolisi, che fornisce protezione catodica alla struttura (impedisce che si arrugginisca o si corroda), e inoltre fa precipitare i minerali dall’acqua di mare e si raccolgono sul metallo. Questa azione crea un ambiente benefico per la crescita di coralli e altri organismi secernenti carbonato di calcio, che tendono a crescere molto più velocemente su queste strutture (fino tp 3-5 volte) e sopravvivere meglio attraverso disturbi come temperatura indotta sbiancamento. Tradizionalmente, queste unità sono state molto costose e hanno richiesto un’elevata quantità di manutenzione e competenza. Tuttavia, stiamo lavorando insieme al nostro partner CoralAid per modernizzare e rivoluzionare questa tecnologia in modo che più gestori di reef possano utilizzarla.

Negli ultimi anni sono stati progettati materiali sempre più interessanti o nuovi metodi, alcuni dei quali mostrano molte promesse. Questi includono l’uso di stampanti 3-D per creare strutture con una superficie e una diversità strutturale esponenzialmente maggiori che potrebbero essere raggiunte attraverso mezzi tradizionali, e il crescente uso di arte e scultura per attirare più consapevolezza sulle difficoltà dell’oceano. Per anni, barriere artificiali sono stati visti come sforzi mis-diretti o ‘ intromissione senza cervello.”E ci sono molti esempi di dove la gente è andata per il percorso attraente e esperto di media di costruire barriere artificiali senza concentrarsi sulla soluzione effettiva dei problemi nella loro area. Tali sforzi finiranno sempre in fallimento. Tuttavia, sempre più dati e prove aneddotiche stanno dimostrando che le barriere artificiali possono e devono far parte di un programma di gestione integrativa e olistica della barriera corallina.