Beamte der US-Luftwaffe installierten am 30. Oktober in den Gewässern der St. Andrew Bay am Ufer des US-Luftwaffenstützpunkts Tyndall im Nordwesten Floridas eine neuartige Struktur – den ersten Abschnitt einer von der Rutgers University entworfenen „Selbstheilungsanlage“. Riff aus maßgeschneiderten Betonmodulen und lebenden Austern. Das Riff soll die Basis und ihre Bewohner vor Hurrikanen und Flutwellen schützen.
Während die Besucher zusahen, senkte ein Kran einen Abschnitt dessen ab, was letztendlich zu einem 160 Fuß breiten Riff werden sollte, das aus etwa 800 miteinander verbundenen Betonwürfeln besteht, die Rutgers-Wissenschaftler zusammen mit Kollegen aus mehreren Institutionen geschaffen hatten. Die Strukturen werden etwa 200 Fuß vor der Küste in seichtes Wasser gehoben.
Der Beton stellt ein hartes Substrat dar, das Austern zur Befestigung benötigen, und ist speziell so konzipiert, dass sich im Laufe des nächsten Jahres mehr Austern auf natürliche Weise an den Strukturen ansiedeln und letztendlich widerstandsfähige hybride „lebende“ Riffe bilden.
Beamte der Luftwaffe testen das experimentelle Riff, um festzustellen, ob es einen ausreichenden Küstenschutz gegen herannahende Stürme bietet. Die internationalen Bemühungen, an denen mehr als 60 Forscher beteiligt sind, konzentrieren sich auf die Entwicklung selbstheilender, hybrider biologischer und technischer Riffe imitierender Strukturen, um Überschwemmungen, Erosion und Sturmschäden an der Küste zu mildern, die zunehmend eine Bedrohung für die zivile Infrastruktur und das Personal des US-Verteidigungsministeriums darstellen.
Hurrikan Michael, ein Hurrikan der Kategorie 5, der im Oktober 2018 Florida Panhandle verwüstete, riss die Hangars von Tyndall auseinander, beschädigte mehrere Überschall-Stealth-Kampfflugzeuge, bekannt als F-22 Raptors, und hinterließ einen Großteil der Basis in Trümmern.
„Dieses Experiment wird die Fähigkeit der Reefense-Module dokumentieren, zum Schutz und zur Verbesserung der Küste der Bucht beizutragen und sie robuster und widerstandsfähiger zu machen“, sagte der leitende Wissenschaftler David Bushek, Direktor des Rutgers Haskin Shellfish Research Laboratory und Professor am Department of Marine und Küstenwissenschaften an der Rutgers School of Environmental and Biological Sciences (SEBS).
Austern wachsen in Gruppen, nicht als einzelne Tiere, und bilden im flachen Wasser natürliche Ufermauern, indem sie sich aneinander festklammern. Solche organischen Strukturen schützen die Küsten wirksam, können aber bei großen Stürmen zerbrechen, sagte Bushek. Die hybride lebende Küstenlinie im Zentrum des Experiments enthält sowohl vom Menschen geschaffene als auch natürliche Komponenten, die absichtlich so gestaltet sind, dass sie langlebiger sind, ohne die Meeresumwelt zu beeinträchtigen.
Bushek beobachtete die Installation zusammen mit Catherine Campbell, Reefense-Programmmanagerin der DARPA, und anderen Mitgliedern des Forschungsteams.
Das Projekt baut auf der historischen Stärke von Rutgers als Heimat des ältesten und eines der besten Austernzuchtprogramme der Welt auf. Ein Analyse chinesischer Wissenschaftler Die Studie gilt als die bisher umfassendste und zeichnete zwei von Rutgers‘ Austernforschern auf den Plätzen zwei und fünfzehn in der Rangliste der produktivsten und produktivsten Austernforscher der Welt aus.
Die Bemühungen nutzen auch die jüngsten Innovationen der Fakultätsmitglieder in den Bereichen Materialwissenschaft, hydrodynamische Modellierung und das, was Wissenschaftler als „adaptive Biologie“ bezeichnen. Der Ausdruck bezieht sich auf die Fähigkeit von Organismen, sich als Reaktion auf Umweltbelastungen wie steigende Temperaturen oder steigende Krankheitsrisiken zu verändern.
Die zu installierenden gedrungenen und wabenförmigen, 600 Kilogramm schweren Module bestehen aus einem speziell entwickelten Beton mit geringem CO2-Fußabdruck und werden mit krankheitsresistenten Austern bedeckt, die durch genomische Selektion gezüchtet wurden. Es wird erwartet, dass die Bauwerke Küstenlinien wirksamer stabilisieren und schützen als natürliche Versionen.
Wie bei den schallabsorbierenden Kegeln in einem schalldichten Raum sind die Löcher in den Modulen so konzipiert, dass sie Wellenenergie absorbieren und ableiten und so das darunter liegende Ufer und den flachen Bereich näher an der Küste schützen. Die Strukturen zwingen auch größere Wellen dazu, weiter hinauszubrechen, was das Gebiet zusätzlich schützt.
„Wir wollten eine ökologisch funktionelle, technische Struktur entwickeln, die die Stärke und Langlebigkeit harter Strukturen bietet und gleichzeitig die Vorteile der Organismen, die die Module besiedeln, ermöglicht“, sagte Bushek. „Dabei haben wir in den letzten Jahren viele Entdeckungen und Fortschritte in Wissenschaft und Technologie gemacht. Wir haben viel nach vorne gebracht.“
Bushek arbeitet mit Richard Riman zusammen, einem angesehenen Professor an der Rutgers School of Engineering, dem Co-Ermittler des Projekts und der Leiter der Entwicklung des künstlichen Riffs. Zu den kooperierenden Rutgers-Forschern gehören der angesehene Professor Ximing Guo und die außerordentliche Professorin Daphne Munroe, beide vom Haskin Laboratory und SEBS, sowie Hani Nassif, Professorin an der School of Engineering.
Dutzende Wissenschaftler und Ingenieure von Universitäten in den USA und Australien nehmen aktiv an der Zusammenarbeit teil.