Künstliche Riffe: Was funktioniert und was nicht

Künstliche Riffe sind eines der vielen Werkzeuge, mit denen Meeresschützer Korallenriffe auf der ganzen Welt wiederherstellen. Das Ziel dieser künstlichen Riffe ist im Allgemeinen ein stabiles Wachstumsgebiet für Korallen und Lebensraum für Fische und alle anderen Organismen, die Sie auf einem natürlichen Riff finden würden. Im Laufe der Jahre haben künstliche Riffe viel Lob von denen, die mit ihnen gearbeitet haben, aber eine Menge Kritik von Wissenschaftlern, die es als Arbeit an den Symptomen und nicht an den Problemen sehen, mit denen Korallenriffe konfrontiert sind. Im New Heaven Reef Conservation Program arbeiten wir seit über einem Jahrzehnt mit künstlichen Riffen, und in diesem Artikel werden wir die Geschichte der künstlichen Riffe erforschen und dann einige der Methoden betrachten, die wir gefunden haben am meisten oder am wenigsten erfolgreich.

Ein bisschen Hintergrund

Es ist bekannt, dass indigene Kulturen im gesamten Indopazifik Bambus- und Palmblattstrukturen verwenden, um Fische anzulocken, die als Fischaggregationsgeräte oder Modeerscheinungen bekannt sind. Es ist nicht bekannt, wie lange diese Praxis andauert, aber man kann mit Sicherheit sagen, dass sie mindestens mehrere tausend Jahre alt ist. In derselben Tradition wurden viele der ersten künstlichen Riffe als Modeerscheinungen oder zur Erhöhung des verfügbaren Fischlebensraums entworfen. Im Gegensatz zu vielen modernen künstlichen Riffen sollten diese ersten künstlichen Riffe nicht das Wachstum dieser Ökosysteme fördern, sondern wurden als Werkzeug verwendet, um uns zu helfen, mehr von ihnen zu ernten. Ein Buch von John Holbrook aus dem Jahr 1860 ist eine der frühesten Veröffentlichungen darüber, wie künstliche Riffe entworfen und verwendet werden können, um Fische in einem Gebiet anzulocken, das durch die Entwicklung an Land beschädigt wurde. Wir werden uns jedoch mehr auf die künstlichen Riffe zur Wiederherstellung der Korallen konzentrieren als auf solche in gemäßigten Klimazonen oder zur Erhöhung der Fischfangquoten.

Viele Leute schreiben Charles Darwin zu, der erste Riffrestaurator zu sein, als er abgelöste Korallen an Bambuspfählen befestigte und beobachtete, dass sie überleben konnten, im Gegensatz zu denen, die im Sand herumrollen mussten. Obwohl es sich nicht um ein sehr effektives künstliches Riff handelt (Bambus wird im Wasser schneller abgebaut, als sich die Koralle selbst einschließen kann), ist es ein gutes Beispiel dafür, wie künstliche Riffe verwendet werden können, um Korallen eine sichere und stabile Wachstumsumgebung zu bieten. Obwohl interessant, waren es wahrscheinlich Taucher, die versunkene Wracks besuchten, die zuerst wirklich bemerkten, wie künstliche Substrate in blühende natürliche Korallenriffumgebungen umgewandelt werden können. Von diesen Wurzeln aus entwickelte sich die Idee, dass wir die Sukzession und Erholung von Ökosystemen nach ihrer Beschädigung tatsächlich verbessern könnten, indem wir die Struktur bereitstellen, die Korallen und Schwämme benötigen, und den Lebensraum für die Fische und Wirbellosen, die alle eine Rolle spielen, um das Ökosystem gesund und funktionsfähig zu halten.

Zu Beginn, als in den 1970er und 1980er Jahren künstliche Riffe zur Wiederherstellung von Korallenökosystemen eingesetzt wurden, waren viele der versunkenen Strukturen leicht verfügbar, wie alte Boote, stillgelegte Militärschiffe, Eisenbahnwaggons, Fahrzeuge usw. Viele davon funktionierten gut, wenn sie stabil, ungiftig und strukturell vielfältig waren. Leider sahen andere gleichzeitig künstliche Riffe als eine Möglichkeit, Abfälle zu entsorgen, ohne die erforderlichen Gebühren zu zahlen und sogar als verantwortungsbewusstes Unternehmen anerkannt zu werden. Solche Beispiele umfassen das Mischen von trockenem Industrieabfall oder Asche in Beton, das Abladen von Millionen von Reifen in den Sand und die Verwendung von Bauschutt an Orten wie Singapur. Diese späteren Beispiele haben das Gebiet der künstlichen Riffe für viele Jahre zurückgeworfen und werden noch heute von Wissenschaftlern verwendet, um gegen ihre Anwendbarkeit zum Schutz der Meeresressourcen zu argumentieren.

Zum Glück für Riffe erkennen die meisten Naturschützer jedoch an, dass diese schlechten Beispiele nur ein Teil der Lernkurve sind und dass die Dinge seit diesen Tagen einen langen Weg zurückgelegt haben. Heutzutage werden die meisten künstlichen Riffe, anstatt nur Materialien der Gelegenheit oder des Abfalls zu verwenden, gezielt mit langlebigen und ungiftigen Materialien entworfen und eingesetzt, die ein hohes Maß an Oberflächen- und Strukturvielfalt bieten. Heute erkennen wir im Allgemeinen mehrere Hauptziele für künstliche Riffe:

• Ersetzen Sie die Struktur- und Lebensraumvielfalt an Orten, an denen sie verloren gegangen ist (durch Ausbaggern, Erschließung, Stürme, Bleichen usw.)
• Vergrößerung der Riffe oder der verfügbaren Struktur, um die lokalen Meeresressourcen zu verbessern und die Biodiversität zu verbessern
• Schaffung künstlicher Tauch- / Schnorchelplätze, um den touristischen Druck auf natürliche Riffe zu verringern
• Schaffung attraktiver oder von Kunst inspirierter Riffe, um das Bewusstsein zu schärfen und Riffprobleme der Öffentlichkeit zu vermitteln

Es ist wichtig zu erkennen, dass künstliche Riffe nur in Gebieten funktionieren, in denen die Wasserqualität dem Korallenwachstum noch förderlich ist. Künstliche Riffe sind ein großartiges Werkzeug der Meeresressourcenmanager, aber es ist nur ein Werkzeug auf unserem Gürtel. Es muss in Verbindung mit einer Vielzahl anderer Maßnahmen eingesetzt werden, z. B. der Festlegung von Regeln und Vorschriften, der Reduzierung lokaler Bedrohungen an Land und auf See, der Reduzierung von Überfischung / Übernutzung und anderen Minderungs- oder Schutzmethoden, um ein effektives und ganzheitliches Programm zur Wiederherstellung von Korallenriffen zu schaffen.

Was nicht funktioniert

Es gibt viele Faktoren, die ein künstliches Riff zu einem Erfolg oder Misserfolg machen können, und selbst die gleichen Techniken und Materialien können in einigen Situationen gut funktionieren und in anderen nicht. Eine vollständige Beschreibung der zu berücksichtigenden Materialien, Techniken und Umweltfaktoren ist viel mehr, als in einen Artikel passen kann, weshalb wir erweiterte Kurse zu diesem Thema anbieten. Im Folgenden finden Sie jedoch einige der Techniken, die wir oder andere ausprobiert haben und die fehlgeschlagen sind, und ein wenig darüber, warum. Obwohl es nicht funktioniert, sehen wir, dass Menschen die gleichen Fehler die ganze Zeit wiederholen, während sie versuchen, das Rad neu zu erfinden.

1. Müll und potenziell giftige Materialien

Es sollte eine Selbstverständlichkeit sein, aber wir sehen das immer noch. Abfallmaterialien eignen sich selten zum Bau von Riffen, da sie in der Regel zu klein und nicht stabil sind, damit Organismen darauf wachsen können. Sie lösen oft giftige Chemikalien aus oder liefern nicht die Oberflächenmikrostruktur, an der sich Organismen festhalten können. Das berühmteste Beispiel dafür ist das Osborn Reef in Florida in den frühen 1970er Jahren gebaut, die rund 2 Millionen alte Reifen auf den Meeresboden geworfen sah. 30 Jahre später zeigten Studien, dass fast keine Fische in der Gegend lebten, die Reifen giftige Chemikalien auslaugten und sich mit jedem Sturm über den gesamten Meeresboden bewegten (einige wurden bis nach North Carolina an Land gespült). Identische Projekte wurden auch in Indonesien, den Philippinen und Australien in den 1980er Jahren durchgeführt

Das heutige Äquivalent zu diesen Reifenprojekten wird wahrscheinlich am besten durch die Verwendung von PVC oder Kunststoffen veranschaulicht. In ganz Südostasien sponsern PVC-Rohrunternehmen diese Projekte häufig und tragen so zu ihrer Beliebtheit bei. Es wird jedoch immer wieder festgestellt, dass sich diese sogenannten künstlichen Riffe auch bei leichten Stürmen bewegen oder umkippen, auseinanderbrechen und schließlich anfangen, sich abzubauen und giftige Chemikalien freizusetzen. Darüber hinaus hat blaues und grünes PVC eine glatte Oberfläche, die Korallen nicht leicht rekrutieren oder anhaften können, und so sieht es nie wie ein natürliches Riff aus. Ein weiteres Beispiel war eine Studie von Dr. Laurie Raymundo in Guam nach dem Hochseefischen, bei der PVC-Netze auf das zerstörte Riff gelegt und mit Korallen verpflanzt wurden. Die Ergebnisse sahen zunächst vielversprechend aus, aber bei der APCRS 2010 Dr. Raymundo zeigte Bilder von der Gegend, keine Korallen befestigt hatte und zum größten Teil wurde das Netz ein Chaos der Gegend zu machen und wurde später entfernt.

2. Kleine / ungesicherte Strukturen

Das Hauptziel von künstlichen Riffen ist es, eine solide Struktur zu schaffen, aber dieses Ziel scheint in einigen künstlichen Riffprojekten verloren zu gehen. Das klassische Beispiel hierfür ist die Verwendung von Bausteinen (auch bekannt als Breeze oder Schlackenblöcke), die buchstäblich so konstruiert sind, dass sie leicht und leicht in zwei Hälften zu brechen sind. Trotz dieser Attribute hat die Tatsache, dass sie billig und überall auf der Welt leicht verfügbar sind, sie populär gemacht, wenn auch weitgehend erfolglose Technik. Im Allgemeinen werden diese bei sehr großen Regierungs- oder Unternehmensprojekten verwendet, bei denen Freiwillige Löcher in die Blöcke bohren und dann Korallenfragmente in die Löcher bohren. Taucher legen sie dann in ‚Matten‘ auf dem Riff oder Sandflächen. Sie sehen auf den ersten Bildern großartig aus, aber nach dem ersten kleinen Sturm oder Monsun sind sie im Allgemeinen über den Riffrand verstreut oder teilweise im Sand vergraben, wobei nur wenige bis keine Korallenfragmente noch am Leben sind. Es gab einige sehr kreative und aufwendige Versuche, größere Einheiten mit Seilen oder Bewehrungsstäben aus den Blöcken zu sperren oder zu erstellen, aber das alte Axiom von ‚Müll rein, Müll raus‘ gilt normalerweise.

Obwohl dies alles andere als eine umfassende Liste ist, sind dies einige der beliebtesten Möglichkeiten, wie sich die Leute leider zum Scheitern bringen. Aber denken Sie nicht, dass das Scheitern bei künstlichen Riffprojekten allgegenwärtig ist, denn jedes Jahr kommen neue und aufregende Techniken, Materialien und Designs heraus, die ihre Anwendbarkeit unter Beweis stellen.

Also, was funktioniert?

Wie Sie wahrscheinlich bereits festgestellt haben, ist ein ideales künstliches Riff:

• Stabil bei normalen bis großen Stürmen
• Hergestellt aus langlebigen, festen, ungiftigen Materialien
• Entwickelt für eine hohe Oberflächenkomplexität (Textur) für die Rekrutierung von Korallen, Schwämmen und anderen Organismen
• Entwickelt für eine hohe strukturelle Komplexität für Fische und andere Tiere
• Entwickelt, um sich entweder in mit dem natürlichen Riff, oder entworfen werden, um sich abzuheben und eine Botschaft zu vermitteln (Skulpturen und Kunst)

Auch hier Überlegungen wie Tiefe, Platzierung, Bootsnavigation usw. werden hier nicht diskutiert, sind aber für den Erfolg von entscheidender Bedeutung. Im Folgenden werden wir uns einige Beispiele für künstliche Riffe ansehen, mit denen wir häufig arbeiten, und ein wenig kommentieren, warum wir diese Techniken mögen, auch wenn sie möglicherweise nicht alle 5 der oben genannten Kriterien erfüllen.

1. Wracks und andere große Stahlkonstruktionen

Metallschiffswracks gehören zu den ältesten und am besten entwickelten künstlichen Riffen, auch wenn dort kein Rastplatz geplant war. Kriegsschiffe aus dem Ersten und Zweiten Weltkrieg liefern einige der beeindruckendsten Beispiele dafür, wie der Ozean künstliche Strukturen beanspruchen und aus einem Fremdkörper ein lebendiges Ökosystem schaffen kann. In einigen Fällen sind alte Wracks so mit Korallen und Meereslebewesen bedeckt, dass sie nur durch fortschrittliche Technologien wie LIDAR oder durch Zufall während Bohr- oder Baggerarbeiten identifiziert wurden.

Korallenrifforganismen wachsen gut auf Stahlkonstruktionen, obwohl einige befürchten, dass Eisen und andere einschränkende Nährstoffe das Algen- oder Bakterienwachstum begünstigen. Obwohl Materialien der Gelegenheit verwendet werden, erfordern absichtlich versunkene Wracks jedoch Umwelt- und Sicherheitsvorbereitungen, bevor sie eingesetzt werden. Zusätzlich zu den Wracks, aber in der gleichen Richtung, sind die Verwendung von stillgelegten Ölplattformen als künstliche Riffe, vorausgesetzt, dass die richtigen Umweltvorbereitungen zuerst abgeschlossen sind, Diese Strukturen können erstaunliche ‚Inseln der biologischen Vielfalt‘ in ansonsten kargen Meereslandschaften bieten.

Es ist jedoch zu beachten, dass die Verwendung von gemischten Metalllegierungen viel weniger effektiv ist als Stahlkonstruktionen. Aufgrund der Auswirkungen des elektrolytischen Abbaus, der zwischen verschiedenen Metallen auftritt, wenn sie in eine Salzwasserlösung gegeben werden, werden Gegenstände wie Autos, Hubschrauber oder Flugzeuge in nur wenigen Monaten abgebaut und zerfallen.

2.Betonkonstruktionen

Beton ist aus vielen Gründen das bevorzugte Material für die meisten Riffmanager. Erstens ist es ein Material, das in seiner Zusammensetzung dem natürlichen Korallenkalk sehr nahe kommt, und es ist auch stark, schwer, billig und auf der ganzen Welt leicht verfügbar. Beton kann in fast jede Form oder Größe hergestellt werden und hält lange unter dem Ozean. Einige Kritiker behaupten, dass Spurenmetalle in Beton (auch bekannt als Portlandzement) Korallenkrankheiten verursachen, aber dies wird im Ozean nie realisiert, und nach unserer Erfahrung gedeihen Korallen auf diesen Strukturen. Die Hauptattraktion bei der Verwendung von Beton besteht darin, dass Strukturen schnell zu schwer werden können, um sie mit den begrenzten Ressourcen, die den meisten kleinen Riffmanagern zur Verfügung stehen, einzusetzen. Einige unserer größten konkreten Projekte (z.B. Buoyancy World, Mini Square, die DMCR Cubes, etc.) waren nur durch Partnerschaften mit der Regierung möglich, die uns den Zugang zu großen Lastkähnen ermöglicht haben.

3. Modulare Einheiten aus Stahlbewehrung, Zement oder Glas

Einige unserer Lieblingsstrukturen sind kleinere Einheiten, die leicht eingesetzt werden können (leicht genug, um von Freiwilligen zu einem Boot getragen zu werden) und dann zu größeren Strukturen unter Wasser zusammengebaut werden. Suan Olan ist eines unserer besten Beispiele dafür, wo wir einige Strukturen aus vorgefertigten Betonteilen zu interessanten und manchmal interaktiven Strukturen zusammengesetzt haben. Dort haben wir auch viele unserer Flascheneinheiten, was bisher eine unserer erfolgreichsten Techniken war. Die Einheiten bestehen aus einem Betonsockel, in dem Glasflaschen platziert werden und zum Befestigungspunkt für Korallen werden. Die Einheiten sind in den Sand versenkt, um zu verhindern, dass sie sich bewegen. Schließlich haben wir dort viele unserer Metallkonstruktionen, die aus Bewehrung hergestellt sind. Vorausgesetzt, diese Strukturen werden klein, starr und richtig geschweißt gehalten, dann machen sie sich wirklich gut. Sie bieten einen einfachen Ort, um Korallen zu befestigen, neigen dazu, Wellen durch sie hindurchtreten zu lassen, um ein Umkippen zu verhindern, und halten etwa 8-10 Jahre unter Wasser. Sobald sie zusammenbrechen, sind sie normalerweise so mit Korallen bedeckt, dass die Dinge normal weiterwachsen.

4. Mineralische Akkretionsvorrichtungen

Die wahrscheinlich aufregendste Methode des künstlichen Riffbaus ist die Verwendung von mineralischen Akkretionsvorrichtungen oder elektrifizierten künstlichen Riffen (traditionell als Biorock ™ bekannt). Diese beginnen genau wie unsere modularen Metallkonstruktionen aus Bewehrungsstahl, aber einmal im Wasser wird Niederspannungsstrom durch die Struktur geleitet. Dies erzeugt einen als Elektrolyse bekannten Effekt, der die Struktur kathodisch schützt (verhindert, dass sie rostet oder korrodiert) und außerdem dazu führt, dass Mineralien aus dem Meerwasser ausfallen und sich auf dem Metall sammeln. Diese Aktion schafft eine günstige Umgebung für das Wachstum von Korallen und anderen Calciumcarbonat-sezernierenden Organismen, die dazu neigen, auf diesen Strukturen viel schneller zu wachsen (bis zu 3-5 mal) und durch Störungen wie temperaturinduziertes Bleichen besser zu überleben. Traditionell waren diese Einheiten sehr teuer und erforderten viel Wartung und Fachwissen. Wir arbeiten jedoch mit unserem Partner CoralAid zusammen, um diese Technologie zu modernisieren und zu revolutionieren, damit mehr Riffmanager sie nutzen können.

In den letzten Jahren werden immer mehr interessante oder neuartige neue Materialien entwickelt, von denen einige vielversprechend sind. Dazu gehören der Einsatz von 3D-Druckern, um Strukturen mit exponentiell größerer Oberflächen- und Strukturvielfalt zu schaffen, die mit traditionellen Mitteln erreicht werden könnten, und der zunehmende Einsatz von Kunst und Skulptur, um mehr Bewusstsein für die Notlage des Ozeans zu schaffen. Seit Jahren werden künstliche Riffe als fehlgeleitete Bemühungen oder sinnlose Einmischung angesehen. Und es gibt viele Beispiele dafür, wo die Leute den attraktiven und medienaffinen Weg gegangen sind, künstliche Riffe zu bauen, ohne sich darauf zu konzentrieren, die Probleme in ihrer Region tatsächlich zu lösen. Solche Bemühungen werden immer scheitern. Immer mehr Daten und Einzelfälle zeigen jedoch, dass künstliche Riffe Teil eines integrativen und ganzheitlichen Riffmanagementprogramms sein können und sollten.