Als die ausgebreiteten gelben Tentakeln der Sonnenkoralle an der brasilianischen Küste auftauchten, läuteten die Alarmglocken. Diese Art, auch als Tubastraea bekannt, sollte dort eigentlich nicht vorkommen. Die Bewegung von Ölplattformen und anderen Schiffen in der Nähe von Rio de Janeiro in den späten 80er Jahren riss die nicht riffbildende Koralle mit sich. Seitdem befällt sie Riffhabitate entlang der brasilianischen Küste und kolonisiert sie.
Die Sonnenkoralle ist ziemlich einzigartig: Sie kann praktisch überall leben und ihre Entfernung kann eine Herausforderung sein, da sie sich schnell regeneriert – deshalb kann es schwierig sein, ihre Auswirkungen auf das Funktionieren der natürlichen Systeme zu reduzieren. Forscher des Instituts für System- und Computertechnik, Technologie und Wissenschaft (INESC TEC) haben jedoch eine Technologie entwickelt, um diese invasive Art zu überwachen. Wie? Mit Hilfe von Unterwasserrobotertechnologie.
Die Forscher reisten nach Brasilien, um dies mit einem Forschungslabor der Bundesuniversität von Santa Catarina (LASUB) zu testen. Die Ergebnisse seien „vielversprechend“, erklärte Nuno Cruz, ein Forscher am INESC TEC. Die Forscher platzierten Bojen einige hundert Meter von der Tauchzone entfernt, und die Taucher nahmen ein Sendegerät mit, damit das Einsatzteam ihren Standort jederzeit sehen und herausfinden konnte, wo sich die Korallen befanden. Da GPS- oder Funksignale unter Wasser nicht funktionieren, wurde der Test mit akustischen Signalen durchgeführt.
Die portugiesischen Forscher passten die Systeme an, die sie in Unterwasserrobotern verwenden, um die Taucher zu verfolgen und die Standorte der Sonnenkorallen zu ermitteln. Die entwickelte Technologie umfasste ein Gerät, das Unterwasserobjekte lokalisiert, eine Reihe von Bojen, die mit dem GPS verbunden waren, und einen Zylinder, der auf dem Rücken des Tauchers platziert wurde und Tonsignale an die Bojen sendete.
Ziel war es, die Fehlerquote bei der Ortung der Korallen, die die brasilianische Meeresfauna beeinflussen, zu verringern. Dies war durch Triangulation möglich, da die Bojen die relative Position des Unterwasserobjekts bestimmten und zusammen mit dem GPS eine genaue Ortung ermöglichten.
Für den zweitägigen Test lieferte INESC TEC ein Gerät zur Erzeugung akustischer Signale (einen „Pinger“, der die Ortung einer Unterwasserstelle oder von Unterwasserausrüstung erleichtert) sowie drei Ortungsbojen nach Brasilien.
„Der vom Taucher getragene Zylinder ist ein synchronisierter akustischer Pinger. Er sendet einmal pro Sekunde ein periodisches Signal aus, das von den Bojen erkannt wird“, erklärte Nuno Cruz. Der Zylinder sendet immer ein periodisches Signal aus, einmal pro Sekunde. Das Rohr enthält wiederaufladbare Batterien, die viele Stunden Tauchen ermöglichen, sowie einen akustischen Sender, der die akustischen Unterwasser-„Pings“ sendet.
Diese interne Atomuhr ist eine entscheidende Komponente. „Sie stellt sicher, dass Signale in sehr präzisen Momenten übertragen werden, ein grundlegender Aspekt für eine genaue Schätzung der Pinger-Position“, sagt Cruz.
Die Bojen registrierten den Ton des Pingers, wussten, wann er ausgestoßen wurde, und berechneten die Zeit, die er für die Reise benötigte. So konnten sie Daten über die Entfernung des Pingers liefern. Diese Informationen wurden dann per Funk an das Begleitboot übermittelt, wo ein Computer die Maßnahmen und Aktivitäten durch Trilateration zusammenstellte und so eine Echtzeitüberwachung des Tauchers ermöglichte, der den Pinger trug.
„Neben der rein passiven Überwachung haben wir das Gerät so verändert, dass es bestimmte Ereignisse signalisiert, wie etwa einen ‚Unterwasserschalter‘, den die Taucher immer dann betätigen, wenn sie einen bestimmten Ort markieren möchten; in diesem Fall die Korallensichtung.
„Mithilfe dieser Technologie konnten wir bestätigen, dass es möglich ist, die Position, an der die Korallen gefunden und entfernt wurden, mit ziemlicher Genauigkeit (mit einer Fehlertoleranz von weniger als einem Meter) zu bestimmen. Dadurch ist es möglich, diesen Prozess mit großer Zuverlässigkeit zu überwachen. Dies ermöglicht es uns, die Entwicklung oder Abwesenheit einer bestimmten Kolonie und die Korrelation mit Umweltbedingungen wie Sonnenlicht, Strömungen, Wassertemperatur, Versauerung usw. zu verstehen“, fügte Cruz hinzu.
Zeitersparnis und Korallenschutz
Ohne diese Technologie, die auf Trackern und Robotern beruht, war die Überwachung keine einfache Aufgabe – und noch zeitaufwändiger. Sie wurde nur von Tauchern durchgeführt, die, wenn sie ein Gebiet mit Korallen fanden, es markierten, an die Oberfläche zurückkehrten, Fotos von der Umgebung machten und diese an die Besatzung eines GPS-Boots weitergaben, das in der Nähe war und den ungefähren Standort aufzeichnete.
Die Fehlerquote konnte mehrere Meter betragen. Das vom INESC TEC-Team entwickelte Gerät und die Triangulation zwischen GPS und Bojen ermöglichten es ihnen, dieses Problem zu überwinden. Mit diesen Werkzeugen können Taucher ihre gesamte Tauchzeit der Suche und Identifizierung der Korallen widmen.
Und es ist wichtig, den genauen Standort zu kennen. Die Überwachung der Ausbreitung wird die jetzt orange und gelb bedeckten Riffe vielleicht nicht vollständig reparieren können; sie kann jedoch dazu beitragen, eine weitere Besiedlung der brasilianischen Küste und das Verschwinden der einheimischen Korallen zu verhindern.
Ein weiterer Vorteil der erprobten Methode ist, dass sämtliche Daten (sowohl die zurückgelegte Tauchroute als auch die markierten Punkte) automatisch digital in einem Tauchbericht festgehalten werden. Dies erleichtert den Vergleich mit vorherigen Tauchgängen.
„In anderen Regionen gibt es Sonnenkorallen, die heimisch und im Gleichgewicht mit dem Ökosystem sind. Auf dem amerikanischen Kontinent sind sie jedoch eine invasive Art. Die Forscher von LASUB sind Experten für Mechanik und entwickeln derzeit Werkzeuge zur Entfernung dieser Korallen“, betonte der portugiesische Forscher.
Die Technologie ist für weitere Tests durch das INESC TEC-Team nach Portugal zurückgekehrt. Obwohl die Sonnenkorallenart eine der größten Sorgen darstellt, denken brasilianische Forscher bereits über neue Möglichkeiten nach, dieselben Systeme zur genauen Markierung anderer Lebensräume einzusetzen.
Zur Verfügung gestellt von INESC Brussels HUB