Neue Methoden für die Korallenriffrestauration

Forschungsarbeit „Korallenriffrestauration – neue und alternative Lösungsansätze für das globale industrielle und ökologische Problem des Biofoulings“. Doktorarbeit von Lisa Röpke am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung ZMT, Bremen – WG Ecophysiology, Coral Reproduction & Restoration, Anti-Biofouling in Zusammenarbeit mit dem Australian Institute of Marine Science (AIMS). Wir freuen uns, dieses wegweisende Projekt zu unterstützen.

Biofouling kann man nicht entkommen

Biofouling an Schiffsrümpfen.

Flächendeckender Bewuchs auf Schiffsrümpfen mit Seepocken und Algen auf einem Sportboot (oben) und dichtem Biofilm auf einem Kreuzfahrtschiff (unten) – Foto: Tone4751/wikimedia, licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license

Biofouling ist ein natürlicher Prozess. Er läuft auf allen Oberflächen, sowohl im Süß- wie auch im Salzwasser ab.

Erst lagern sich organische Moleküle aus der Wassersäule auf Oberflächen jeglicher Art wie z. B. Schiffsrümpfen ab. Dadurch wiederum können sich dort Organismen wie Bakterien ansiedeln. Sie nutzen das Nahrungsangebot der organischen Materie.

Und wenn die Umweltparameter sich als positiv für Überleben und Wachstum herausstellen, kommunizieren die Bakterien dies untereinander mithilfe von Signalmolekülen. Diese lösen dann eine rasche Vermehrung und schnelles Bakterienwachstum aus.

Biofouling bremst Schiffe

Im nächsten Schritt besiedeln Viren und Algen die Bakterienschicht. Ist ein bestimmter attraktiver Bedeckungsgrad der Oberfläche erreicht, lockt dies Tiere an, die Kalkgehäuse bilden, wie z. B. Seepocken oder Röhrenwürmer.

Diese hartschaligen und hartnäckigen Organismen sind ein großes, weil bremsendes Problem für Schiffe. So erhöht der Bewuchs an Schiffsrümpfen den Fahrtwiderstand. Dadurch steigen Kraftstoffverbrauch, Kosten und CO2-Emissionen erheblich. Irgendwann sind kostenintensive und oft umweltschädigende Reinigungsarbeiten unvermeidlich.

Biofouling durch Seepocken und Entenmuscheln.

Seepocken und Entenmuscheln sind weltweit verbreitet – Foto: Tone4751/wikimedia, licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license

Biofouling behindert Korallenwachstum

Biofouling und Korallenriffrestauration: Lisa Röpke arrangiert Halterungen für die Aragonit Substrate.

Lisa Röpke arrangiert Halterungen für Aragonit-Substrate mit Antifouling-Beschichtungen

Biofouling ist auch ein Problem für Projekte zur Korallenriffrestauration, die versuchen, sexuell reproduzierte Korallenlarven zu vermehren. Denn gleich in ihren ersten Lebenstagen steht eine angesiedelte Korallenlarve unter hohem Konkurrenzdruck durch Algen in ihrer direkten Umgebung.

Algen wachsen schnell, viel schneller als die kleinen Riffbauer mit ihrem aufwendigen Kalkgehäuse. Zudem profitieren Algen in vielen tropischen Riffen von Nährstoffeinträgen aus der Landwirtschaft. Damit erhalten sie einen Wachstumsschub, gegen den der Korallenwinzling keine Chance hat. Kurz gesagt: Algen verdrängen junge Korallen aus ihren Nischen.

Viele Riffe brauchen Hilfe

Wegen des weltweiten Notstands zahlreicher tropischer Korallenriffe hat der relativ junge Forschungszweig „Korallenansiedlung und spätere Transplantation ins Riff“ in den letzten Jahren große und erfolgreiche Fortschritte gemacht. Nicht zuletzt dank der Expertise australischer Forscher.

Antifouling – was tun gegen Biofouling?

Biofouling und Korallenriffrestauration: Antifouling Beschichtung mit Kontrollkreis innen ohne Beschichtung auf Aragonit Substrat.

Antifouling-Beschichtung mit Kontrollkreis innen ohne Beschichtung auf Aragonit-Substrat unter dem Mikroskop. Die grün fluoreszierenden Punkte sind angesiedelte Korallenlarven.

Um dem auch für die Korallenansiedlung nicht zu unterschätzenden Problem des Biofoulings zu begegnen, gibt es Antifouling-Lacke. Allerdings enthalten sie neben Metallverbindungen auch sogenannte Booster-Biozide.

Einige dieser Lacke wurden daher in den letzten 15 Jahren vom Markt genommen und verboten. Sie hatten sich als umwelt- und organismenschädigend erwiesen. Dennoch gibt es bis heute keine verlässliche und nachhaltige Antifouling-Ersatzlösung.

Neue Antifouling-Anwendungen für die Korallenriffrestauration

Die Forschung zu umweltverträglichen Antifoulings konzentriert sich darauf, vor der Erstbesiedlung die Kommunikation zwischen den Bakterien, das sogenannte Quorum Sensing, zu stören. Damit wird das Substrat unattraktiv für Algen.

Eine dort angesiedelte Korallenlarve erhält so einen entscheidenden Vorsprung. Denn ab einem bestimmten Alter kann sich die heranwachsende Koralle gegen Algen zur Wehr setzen.

Halterungen mit Aragonit Substraten.

Halterungen mit Aragonit-Substraten

Lisa Röpke arbeitet in ihrem Forschungsprojekt mit unterschiedlichen Beschichtungen und Antifouling-Wirkstoffen. Diese testet sie einerseits in den Aquarienanlagen des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT) in künstlichem Meerwasser.

Weitere Tests fanden in den Aquarienanlagen des SeaSims (Sea Simulator) des AIMS (Australian Institute of Marine Science) in natürlichem Meerwasser statt. Das AIMS ist eines der renommiertesten und fortschrittlichsten Institute im Forschungsbereich der Korallenriffrestauration.

Foto oben: Eine Korallenlarve (rot eingekreist) kurz vor ihrer Ansiedlung auf dem Aragonit-Substrat. In der Mitte des Substrats auf der Antifouling-Beschichtung liegen zusätzlich kleine Partikel einer krustosen korallinen Alge.

Ziele

Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts zu neuen und alternativen Lösungsansätzen für das industrielle und ökologische Problem des Biofoulings und zu neuen Methoden der Korallenrestauration versprechen nicht nur gute Resultate für neue Anwendungen in Australien, sondern für alle Gebiete der Erde, in denen noch tropische Korallen existieren.

Korallenansiedlung ist für Riffe, deren Erhaltungszustand bedenklich ist, ein entscheidender Rettungsanker. Umweltverträgliche Antifouling-Anwendungen verbessern die Überlebenschancen von gezüchteten Korallenlarven ganz erheblich. Damit stehen dann wesentlich mehr Korallenstöcke für die spätere Transplantation ins Riff zur Verfügung. Diese können dann im geschlechtsreifen Alter für neue Reproduktion sorgen und das geschädigte Riff wieder aufbauen.

Kooperationspartner

  • Dr. Ulrich Soltmann, GMBU e. V. (Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien), wissenschaftlicher Partner bei der Testung der Antifouling-Anwendungen
  • Dr. Andrew Negri (Leiter der marinen Ökotoxikologie) und Dr. Carly Randall (Expertin für Korallenreproduktion und Statistik), Townsville, Australien
  • Dr. Andreas Kunzmann, Leiter der Arbeitsgruppe Experimentelle Aquakultur und Erstbetreuer der Doktorarbeit von Lisa Röpke

Coronapandemie bedingt Verlagerung der Forschungsarbeiten

Aufgrund der Auswirkungen der Coronapandemie auf den internationalen Reiseverkehr konnte das Forschungsprojekt nicht wie geplant am AIMS in Australien zum Abschluss gebracht werden. Stattdessen brachte man im AIMS verbliebene Antifouling-Beschichtungen früherer Experimente zurück nach Deutschland. Diese finden nun in der MAREE (MARine Experimental Ecology) des ZMT statt.


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 konnte dieses innovative Forschungsprojekt zu neuen und alternativen Lösungsansätzen für das industrielle und ökologische Problem des Biofoulings und zu neuen Methoden der Korallenrestauration finanziert werden.

 

 

 

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.