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KI-gestützte Forschung ermittelt ideale Bedingungen für die Planung künftiger Wiederansiedlungsprojekte von Kelpwäldern
Wälder aus Großalgen, auch Kelp genannt, leisten einen wichtigen Beitrag zum globalen Klimaschutz und zur Stabilität mariner Ökosysteme. Durch ihr schnelles Wachstum binden diese faszinierenden Ökosysteme große Mengen an CO2. Kelp wächst ausschließlich auf harten Untergründen wie Felsen oder Steinen, so dass das gebundene CO2 nicht direkt vor Ort in den Boden eingelagert werden kann. Abgestorbenes Algenmaterial jedoch, das in der Tiefsee landet – und somit das gebundene CO2 – kann dort im Sediment eingeschlossen werden. Außerdem wirken die Braunalgen der Versauerung der Ozeane entgegen und können Küstengebiete vor Erosion schützen. Doch die bis zu 40 Meter hohen Unterwasserwälder verschwinden weltweit in alarmierendem Ausmaß. Deshalb sollen Kelpwälder an vielen Orten wiederangesiedelt werden.
Forschende der Leibniz Universität Hannover haben nun untersucht, wie die Aufforstung dieser „Regenwälder der Meere“ viel besser gelingen kann. Dafür hat ein Team des Ludwig-Franzius-Instituts für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen unter anderem mithilfe von KI-gestützter Videoanalyse erforscht, wie die Umgebung auf dem Meeresboden beschaffen sein muss, damit sich der Kelp ansiedeln und gut wachsen kann. Traditionelle Methoden, bei denen Taucher Algen einzeln am Meeresboden ausbringen, sind extrem zeitaufwändig und teuer. Um den Rückgang der Kelpbestände aufzuhalten, gewinnen skalierbare Methoden wie das so genannte „Green-Gravel-Verfahren“ daher stark an Bedeutung. Dabei werden im Labor gezüchtete Kelpsporen auf kleinen Steinchen im Meer ausgebracht. Der Erfolg dieser Methode hängt jedoch maßgeblich davon ab, dass die Steine am Zielort bleiben, bis der Kelp fest am felsigen Untergrund angewachsen ist. Werden sie durch Wellen und Strömungen vorzeitig in ungeeignete - zum Beispiel zu tiefe oder lichtarme – Bereiche verlagert, scheitert die Ansiedlung.
Der Erfolg dieser Methode entscheidet sich in den ersten Wochen im Meer: Bevor der Kelp seine eigenen Haftorgane fest am Meeresboden verankern kann, müssen die besiedelten Steinchen stabil liegen bleiben. Das Forschungsteam hat in Wellen- und Strömungskanälen systematisch untersucht, welche Kräfte nötig sind, um die Kelp-Stein-Systeme in Bewegung zu versetzen. Mithilfe von KI-gestützter Videoanalyse konnte präzise dokumentiert werden, dass die Algen wie kleine Segel wirken und die Angriffsfläche für die Wasserströmung massiv vergrößern.
Die Studie liefert Erkenntnisse, die die Planung künftiger Wiederansiedlungsprojekte stark erleichtern. Schon kleine Kelppflanzen von 10 Zentimetern Länge verringern die Stabilität der Steine nämlich drastisch. Daher muss die Umgebung so beschaffen sein, dass möglichst viele Steinchen gut vor Ort bleiben können. Die Analysen haben gezeigt, dass die Rauheit des felsigen Meeresbodens einen weitaus größeren Einfluss auf die Stabilität hat als die Größe oder Form der Steine selbst. Auf unebenem Untergrund wie grobem Geröll verkeilen sich die Steine und halten wesentlich höheren Belastungen stand als auf glatterem Fels oder Beton. Sobald die Alge zu wachsen beginnt, nimmt die Stabilität ab. Ab einem gewissen Punkt hebt sich dieser Effekt jedoch auf, da die Reibung der Algenblätter auf dem Boden wiederum bremsend wirken kann. Überraschend für das Team war der Aspekt, dass entgegen der Erwartung moderate Hangneigungen von bis zu 15 Prozent eine eher untergeordnete Rolle für das erste „Wegrollen“ der Steinchen spielen, so lange der Untergrund eine gewisse Grundrauheit aufweist.
Mit den Daten wurde ein Berechnungsmodell entwickelt, das genau vorhersagt, welches Gewicht die Steine für den Kelp haben müssen. So lässt sich für jeden Standort vorab prüfen, ob sie den örtlichen Wellen standhalten werden und sicher liegen bleiben. Die Ergebnisse ermöglichen es, Wiederansiedlungsvorhaben präziser zu planen und die Erfolgsaussichten der wichtigen marinen CO2-Speicher deutlich zu erhöhen.
Die Studie ist frei zugänglich unter: 10.1371/journal.pone.0345763
Das Forschungsvorhaben ist Teil des Projekts sea4soCiety innerhalb der DAM Forschungsmission CDRmare, gefördert durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt und die norddeutschen Bundesländer.
Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen PD Maike Paul, Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen, unter Telefon 0511 762 2584 oder per E-Mail unter paul@lufi.uni-hannover.de gern zur Verfügung.
Das Forschungsteam der LUH hat in Wellen- und Strömungskanälen systematisch untersucht, welche Kräft ...
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Kelpwälder können bis zu 40 Meter hoch werden und gelten als „Regenwälder der Meere“, die große Meng ...
Copyright: Michael Sswat
Merkmale dieser Pressemitteilung:
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Meer / Klima
überregional
Forschungs- / Wissenstransfer
Deutsch
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