Anti-Biofouling-Beschichtungen für die Korallenriffrestauration

Im Rahmen meiner Doktorarbeit am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung in Bremen forschte ich in den letzten zwei Jahren an drei verschiedenen Anti-Fouling-Beschichtungen für den potenziellen Einsatz in der Korallenriffrestauration. Dabei betrachtete ich zunächst die Wirksamkeit der Anti-Fouling-Beschichtungen gegen Algenwachstum. Im weiteren Verlauf untersuchte ich dann, ob die Beschichtungen Auswirkungen auf das Ansiedlungsverhalten („settlement“), Schwimmverhalten und das Überleben („survival“) der Korallenlarven zwei verschiedener Spezies, Acropora millepora und Acropora tenuis, zeigen.

Doktorarbeit zu Anti-Fouling-Beschichtungen

Weltweit größte und professionellste Anlagentechnik für Versuche mit Korallen

Die Daten wurden zum Großteil am Australian Institute of Marine Science (AIMS) in Townsville, Australien, erhoben. Dort steht die weltweit größte und professionellste Anlagentechnik für Versuche mit Korallen und Korallenlarven unter kontrollierbaren Bedingungen. Also ex situ, d. h. außerhalb des natürlichen Ökosystems. Dennoch werden die Aquarien und Hälterungsbecken durch hoch filtriertes natürliches Meerwasser aus direkter Küstennähe gespeist. (Siehe Foto oben.)

Tag-genaue an den Vollmondzyklus gekoppelte Planungen

Forschungen zu Anti-Fouling: Korallenlarve kurz vor ihrer Ansiedlung auf einem Aragonit Substrat.

Korallenlarve kurz vor ihrer Ansiedlung auf einem Aragonit Substrat – Foto: Lisa Röpke

Die Untersuchungen zum Fouling und Verhalten der Larven wurden in den entsprechenden Experimenten immer fotografisch bzw. videografisch (Schwimmverhalten) festgehalten, sodass die späteren Analysen zu einem späteren Zeitpunkt am PC mithilfe verschiedener Softwares erfolgen konnten.

Wettlauf mit der Zeit: Überleben der Korallenriffe

Der infrastrukturelle Aufwand solcher Experimente ist immens. Denn es handelt sich um tag-genaue Planungen, die an den Vollmondzyklus gekoppelt sind.

Gametenbündel einer Acropora sp. Koralle.

Gametenbündel einer Acropora sp. Koralle an der Wasseroberfläche –Foto: Lisa Röpke

Die Korallenstöcke für unsere Experimente wurden wenige Tage vor der errechneten „spawning night“ (die Vollmondnacht, in der die Korallenstöcke ablaichen und sich aus den Geschlechtszellen Larven bilden) aus dem Korallenriff geholt und in entsprechende Aquarienanlagen des AIMS gebracht.

Dort stehen sie nächtelang unter Beobachtung. Doch auch nachdem die Larven in größere Tankanlagen verfrachtet wurden (wir sprechen hier von Millionen von Larven), hört die Kontrolle und Pflege der Larven nicht auf.

Erst wenn die Larven ein bestimmtes Alter von wenigen Tagen erreicht haben und auf ihre „settlement“-Kompetenz, also ihre Bereitschaft, sich auf Substrate anzusiedeln, getestet sind, kann das eigentliche Anti-Fouling Experiment starten.

Die Natur gibt den Takt vor

In den experimentellen Phasen existierten für uns Korallenforscher keine normalen Arbeitszeiten oder freien Wochenenden. Die Natur gibt den Takt vor. Da es den Korallen generell schlecht geht, gibt es auch niemanden am AIMS, der sich darüber beschweren würde.

Im Gegenteil, die Atmosphäre in diesen Phasen im Jahr ist so elektrisiert und geladen, dass jeder merkt, das ein Wettlauf mit der Zeit begonnen hat. Dabei sitzt die Wissenschaft am Hebel, um die Richtung der Zukunft zu beeinflussen.

Erste Ergebnisse zur Wirksamkeit der Anti-Fouling-Beschichtungen

Die Ergebnisse zur Wirksamkeit der Anti-Fouling-Beschichtungen zeigten, dass zwei der drei Beschichtungen effektiv Algenwachstum verringern konnten (wissenschaftlich würde man sagen, dass sie signifikant weniger Algenbewuchs aufwiesen). Das sind schon einmal sehr gute Nachrichten. Die Ergebnisse werden momentan in einem Manuskript (Röpke et al. in prep.) für die wissenschaftliche Veröffentlichung in einem Journal vorbereitet.

Anti-Fouling Beschichtungen mit signifikant weniger Algenbewuchs

Zwei von drei Beschichtungen zeigen signifikant weniger Algenbewuchs, wie hier an den weißen Flächen der Substrate zu erkennen ist – Foto: Lisa Röpke

Anti-Fouling hat positiven Einfluss auf Korallensiedler

Auf einer der zwei effektiven Anti-Fouling-Beschichtungen fanden sich leider auch signifikant weniger Korallensiedler („settler“). Das deutet darauf hin, dass die Larven die Kontrolle ohne Beschichtung bevorzugten. Das Anti-Fouling konnte hier zunächst keinen positiven Einfluss auf das Ansiedlungsverhalten zeigen.

Anti-Fouling mit deutlich weniger Algenbewuchs

Fouling auf einem Substrat nach 5 Wochen im Aquarium. Der äußere mit Anti-Fouling beschichtete Kreis zeigt deutlich weniger Algenbewuchs als die unbeschichtete Innenfläche. Foto: Lisa Röpke

Die andere effektive Anti-Fouling Beschichtung zeigte jedoch keinen Unterschied im Ansiedlungsverhalten im Vergleich zur unbeschichteten Kontrolle. Hier kann man also von einer gleichbleibenden Effektivität im Ansiedlungsverhalten bei effektiv weniger Algenbewuchs sprechen.

Im Übrigen wurde die höchste Ansiedlung von Larven (sogar höher als auf den unbeschichteten Kontrollen) auf den Substraten gezeigt, die eine beschichtete und unbeschichtete Fläche hatten. Die Larven setzten sich also gezielt auf die unbeschichtete Fläche.

Das lässt vermuten, dass das Anti-Fouling indirekt über Algenreduzierung in nächster Nähe einen positiven Einfluss auf die Korallensiedler haben kann. Auch diese Ergebnisse werden zur Zeit für eine wissenschaftliche Veröffentlichung vorbereitet.

Aussicht: wissenschaftliche Veröffentlichungen, Konferenzbeiträge, Folgeanträge und PR

Diese Ergebnisse zusammen mit den Ergebnissen aus den anderen Versuchen zum Schwimmverhalten und dem Überleben der Korallenlarven und -siedler werden uns bald ein besseres Gesamtbild zur Einschätzung und Fortsetzung dieser Forschungsbemühungen geben.

Die ersten Ergebnisse wurden von mir auf der ICRS 2021 in einer Präsentation vorgestellt und diskutiert. Es ist geplant, weitere Ergebnisse bei der ICRS 2022 in Bremen vorzustellen. Generell würde ich sehr gerne an diesem Thema weiterforschen, wenn es auch zukünftig dafür finanzielle Mittel gibt. Die Kontakte nach Australien sind gesichert und auch seitens des AIMS besteht ein hohes Interesse, weitere Forschungsfragen zu Anti-Fouling Beschichtungen zu beantworten. Parallel ist es mir immer eine Freude, der Öffentlichkeit unsere Forschung sichtbar zu machen.

Ich danke an dieser Stelle auch noch einmal bei der Deutschen Stiftung Meeresschutz, der Spendenplattform I-do und dem Künstler Dennis Klapschus für die finanzielle Realisierbarkeit dieser wichtigen Forschung.


Danke: I do – Truemates – Dennis Klapschus (deklart) und A. Kienzi

Projekt zu Biofouling und Korallenriffrestauration: Wir sagen Danke Truemates und Ido. Wir danken der Spendenplattform I do, dem Projektpaten Truemates GmbH & Dennis Klapschus (auch bekannt als deklart) für das großartige Engagement für den Korallenschutz!

Der Essener Künstler deklart hat eines seiner einzigartigen Kunstwerke für den Meeresschutz versteigert.

Mit dem finalen Gebot von A. Kienzi konnten wir  dieses innovative Forschungsprojekt zur Wirksamkeit von Anti-Fouling-Beschichtungen für den potenziellen Einsatz in der Korallenriffrestauration finanzieren.

Kunstwerks von Dennis Klapschus (auch bekannt als deklart).

Kunstwerk von Dennis Klapschus. Aus dem Versteigerungserlös wurden zwei I-do-Projekte finanziert. Zum einen eines von Ozeankind e.V. gegen Plastikmüll, zum anderen das Forschungsprojekt zu Biofouling und Korallenriffrestauration.