Das Militär des Landes hat an einer neuen Waffe gearbeitet: der Schaffung eines „perfekten“, selbstheilenden Korallenriffs, das Krankheiten, steigenden Temperaturen und dem Anstieg des Meeresspiegels standhalten kann.
Viele US-Militärstützpunkte entlang der Küsten spüren die Auswirkungen des Klimawandels, und ihre derzeitigen Verteidigungsmethoden – wie etwa Deiche – wirken nicht gegen Überschwemmungen und Erosion. Ein Riff würde Wellen brechen, bevor sie gegen die Basis schlagen.
Deshalb hat das Verteidigungsministerium in den letzten 14 Monaten mit drei internationalen Wissenschaftlerteams, darunter auch von der University of Miami, daran gearbeitet, ein Hybridriff aus Beton und Korallen zu bauen.
Wenn es funktioniert, könnte es eine Lösung für Städte und Regionen sein, die mit den schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels konfrontiert sind, wie etwa Miami. Und das Militär scheint der Meinung zu sein, dass es sich lohnt, darauf zu setzen.
Es ist ein Wettlauf gegen die Zeit, nachdem überdurchschnittlich hohe Temperaturen in den Florida Keys zu einer großflächigen Ausbleichung Tausender Korallen geführt haben.
Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) hat UM mit der Leitung des Atlantischen Korallenprojekts beauftragt. Die Rutgers University in New Jersey konzentriert sich auf Austern an der Golfküste; und die Universität von Hawaii verwendet Korallen aus dem Pazifischen Ozean.
Das von UM geleitete Projekt mit dem Namen X REEFS hatte fünf Jahre Zeit, um das Konzept vom Entwurf über die Produktion bis hin zur Kostenbewertung zu entwickeln.
Das Team von UM besteht aus 12 Organisationen, die unter normalen Umständen keine akademischen Wege kreuzen würden. Korallenbiologen arbeiten mit Luft- und Raumfahrtingenieuren, Herstellern und Hydrologen zusammen, um das Hybridriff Wirklichkeit werden zu lassen.
„Wir haben im Wesentlichen untersucht, ob die Anpassung an den Klimawandel auf lange Sicht mehr kosten wird“, sagte Laura Cherney, Programmmanagerin von AECOM. „Und wir haben festgestellt, dass dies nicht der Fall ist. Und wir müssen uns jetzt anpassen, denn es gibt Einsparungen.“
Wie es funktionieren wird
Im Vergleich zu anderen künstlichen Riffprojekten, die typischerweise vor der Küste liegen und zum Angeln oder Tiefwassertauchen gedacht sind, muss das Hybridriff nahe an der Küste liegen und bei 12 Fuß, dem niedrigsten Gezeitenstand, unter Wasser bleiben.
Das Riffdesign besteht aus drei übereinanderliegenden Schichten. Die unterste Schicht ist eine Betonkammer, die aufgrund ihrer Bienenwabenform „Seestock“ genannt wird. Wenn die Wellen auf die unterste Reihe der Meeresbienenstöcke treffen, werden die Turbulenzen von unten reduziert.
„Wir versuchen alles, was wir können, um das Wasser über, unter und durch zu bewegen“, sagte Borja G. Reguero, Forscher an der University of California-Santa Cruz.
Die mittlere Schicht besteht aus Betongittern, die kreiselförmig sind. Wenn Ihnen der Begriff Gyroid im Geometrieunterricht nicht bekannt vorkommt, denken Sie an eine Form, die unendlich miteinander verbunden ist, keine geraden Linien und viele Löcher hat, wie das Innere eines Knochens oder eines Schmetterlingsflügels. Dies ist einer der Gründe, warum sich das Team für die Kreiselform entschieden hat: Sie kommt bereits in der Natur vor.
„Niemand sonst hat dies getan und diese großen Gyroidformen aus Beton geschaffen. Wir sind hier definitiv auf dem Weg“, sagte Michael Yukish, Professor für Luft- und Raumfahrttechnik an der Penn State University.
Die oberste Schicht weist „Korallenimitationen“ auf – matschiger und zerbrechlicher Schaumstoff, der mit Epoxidharz und Glasfaser beschichtet ist, um ihm Festigkeit zu verleihen. Innerhalb dieser Struktur werden lebende Korallenfragmente ausgesät. Mit steigendem Meeresspiegel sollten auch die Korallen langsam wachsen und ihr eigenes Skelett um den Beton herum aufbauen.
„Ich meine, die Idee ist, wenn in 100 Jahren ein Schiff hineinfährt, würden sie sagen: ‚Oh mein Gott.‘ Darin ist Beton. „Es sollte eine verborgene Tatsache sein, dass wir zuerst das Gerüst gebaut haben“, sagte Yukish.
Zuchtresistente Korallen
Die Rosenstiel School of Marine, Atmospheric and Earth Science an der UM gilt als „Arche Noah“ für die Korallen, die im Hybridriffprojekt verwendet werden.
Dort werden die Korallen in großen Becken untergebracht, in denen die Temperaturen auf die Dezimalstelle genau gemessen werden können. Das Team sorgt dafür, dass die Korallen gut ernährt sind, die richtigen Algen implantiert sind und ihnen viel Licht und viel Wasserfluss zur Verfügung stehen.
„In den letzten vier Jahren war es immer schwieriger, dies zu bauen, die Probleme zu beseitigen und schrittweise Verbesserungen vorzunehmen, um die Dinge immer besser zu machen“, sagte Andrew Baker, der UM-Professor, der das Projektteam leitete. „Endlich haben wir das Pipeline-Stadium erreicht.“
Das Florida Aquarium unterstützt das UM-Team auch bei der Korallenzucht. Sie suchen nach den „widerstandsfähigsten Korallen“, die schnell wachsen, aber Stressfaktoren wie der Temperatur standhalten können.
Wenn sie die 100 „besten“ Korallen finden, können sie diese Arten zu Tausenden züchten, ähnlich wie Tomatenpflanzen, die über Generationen hinweg hinsichtlich Geschmack und Farbe verändert werden.
Innerhalb eines Jahres verdreifachte das Florida Aquarium die Menge an Korallen, die in einem Aquarium laichen.
„Es gibt uns nur Hoffnung, dass einige dieser Babys das Richtige sein könnten. Sie könnten die tiefe Toleranz verkörpern, nach der wir suchen“, sagte Keri O’Neil vom Florida Aquarium.
Militärtest
Das X-REEFS-Team wartet auf die Ergebnisse des ersten Meilensteintests des Militärs, der beweist, dass das Riff die Wellenenergie um mindestens 70 % reduziert. Die Berechnung ist kompliziert, aber um die Ergebnisse zu erhalten, werden Wellenhöhe und -geschwindigkeit gemessen. Das Team ist optimistisch, weil es sein Riff im Windwellenbecken von UM getestet hat, das Winde mit Hurrikanstärke der Kategorie 5 von bis zu 155 Meilen pro Stunde erzeugen kann, und es hat die Anforderungen erfüllt.
„Wenn Sie an eine Welle denken, die bricht, wie wenn Sie an den Strand gehen, kann sie Sie umwerfen“, sagte Catherine Campbell, die DARPA-Projektmanagerin. „Aber wenn man der Welle die ganze Energie entzieht, schwappt sie einem zu Füßen.“
Die zweite Phase besteht darin, das Labor zu verlassen und Daten über die Leistung des Riffs im Ozean zu sammeln. Das Team traf sich letzten Monat in Miami, um den möglichen Probenteststandort zu besuchen, der weniger als eine halbe Meile von Elliot Key im Biscayne-Nationalpark entfernt liegt.
US-Militäreinrichtungen erlitten in den letzten fünf Jahren durch Stürme und Überschwemmungen Schäden in Höhe von mehr als 10 Milliarden US-Dollar, und mehr als 1.700 Stützpunkte könnten vom Anstieg des Meeresspiegels betroffen sein.
„Wir haben diesen Schaden bereits gesehen, wir sehen die Erosion jeden Tag“, sagte Campbell. „Wir haben im Labor viele gute Erfolge gesehen, die uns zeigen, dass es möglich ist, Korallen selektiv zu züchten, um sie wärmetoleranter und resistenter gegen Krankheiten zu machen.“
„Wir versuchen, die Wissenschaft voranzutreiben“, sagte sie.
2023 Miami Herald. Vertrieb durch Tribune Content Agency, LLC.