Was sollen wir tun, wenn auch der Ozean seine Haare verliert? Sein "Haarverpflanzer" entpuppte sich als Seetang

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Liu Mingjie (Doktorand in Meeresökologie, Institut für Ozeanologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um das Geheimnis der wissenschaftlichen und technologischen Arbeit zu lüften, hat Chinas Spitzentechnologieprojekt eine Artikelserie mit dem Titel „Ich und meine Forschung“ gestartet und Wissenschaftler dazu eingeladen, eigene Artikel zu schreiben, ihre wissenschaftlichen Forschungserfahrungen zu teilen und eine wissenschaftliche Welt zu schaffen. Folgen wir den Entdeckern an der Spitze von Wissenschaft und Technologie und begeben wir uns auf eine Reise voller Leidenschaft, Herausforderungen und Überraschungen.

„Wie ein Stück Seetang, Seetang, der mit den Wellen treibt“, die mit den Wellen treibenden Seetang sind wie das schöne Haar des „Meeresmädchens“, das im Wind flattert.

Algen

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Seegräser sind die einzige Art einkeimblättriger Angiospermen, die sich an das Leben unter Wasser im Meer anpassen können und in tropischen und gemäßigten Küstengewässern auf der ganzen Welt weit verbreitet sind.

Dichte Seegraswiesen erfüllen zahlreiche ökologische Aufgaben, beispielsweise reinigen sie Wasser, schützen Küsten, erhalten die Artenvielfalt im Meer und speichern organischen Kohlenstoff. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Klimaregulierung und der Verbesserung des menschlichen Wohlbefindens.

In den letzten Jahren hat der Klimawandel und die zunehmende Intensität der Erschließung und Nutzung der Meere sowie der enorme Druck durch Umweltveränderungen und menschliche Aktivitäten dazu geführt, dass das Ökosystem der Seegraswiesen weltweit rapide abnimmt. Der blaue Ozean leidet unter der Krankheit „Haarausfall“ und es besteht dringender Bedarf, ein „gutes Heilmittel“ zu finden, um dieses Phänomen einzudämmen und das Ökosystem der Seegraswiesen zu schützen und wiederherzustellen.

Die ökologische Wiederherstellung von Seegraswiesen ist ein notwendiges Mittel, um den Rückgang der Artenvielfalt und den Verlust von Ökosystemdienstleistungsfunktionen in Seegraswiesen-Ökosystemen auszugleichen. Es gilt als naturbasierte Lösung, mit der man wirksam auf den Klimawandel reagieren und die Artenvielfalt schützen kann.

Um die durch die Zerstörung der Seegraswiesen verursachten Verluste auszugleichen oder zu verringern, wurden in verschiedenen Regionen der Welt zahlreiche Maßnahmen zum ökologischen Schutz und zur Wiederherstellung der Seegraswiesen durchgeführt. Dabei konnten wertvolle Erfahrungen für die Wiederherstellung und den Wiederaufbau der Seegraswiesen gesammelt werden. Einige dieser Fälle haben gutes Feedback und gute Ergebnisse erzielt. Groß angelegte Programme zur Wiederherstellung von Seegraswiesen haben eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der lokalen ökologischen Gesundheit und der Verbesserung der Ökosystemfunktionen gespielt.

Es gibt viele Gründe für die Degradierung von Seegraswiesen, wie etwa eine Verschlechterung der Wasserqualität, physische Schäden, Artenkonkurrenz usw. Bevor wir eingreifen, müssen wir zunächst die wahre „Ursache“ für die Degradierung der Seegraswiesen finden, damit wir gezielte Schutz- und Bewirtschaftungsmaßnahmen ergreifen können.

Ursache finden und Lebensraum verbessern

Von den 1950er bis in die 1980er Jahre intensivierte sich die Eutrophierung der Gewässer in der Tampa Bay in Florida, USA, was zu häufigem Auftreten von Phytoplankton und großen Algen, einer verringerten Wassertransparenz und einem verringerten Sauerstoffgehalt sowie zum Absterben des Seegrases aufgrund von „Verhungern“ und Sauerstoffmangel führte. Das Verbreitungsgebiet der Seegraswiesen verringerte sich um etwa 8.900 Hektar.

Um die rauen Umweltbedingungen in der Tampa Bay zu verbessern und ihre ökologischen Funktionen wiederherzustellen, hat die lokale Regierung eine Reihe von Managementmaßnahmen zur Kontrolle der Nährstoffemissionen aus dem Land ergriffen, darunter strenge Abwassernormen, die Stärkung des Abwasserrecyclings und der Wiederverwendung sowie die Kontrolle der landwirtschaftlichen Düngung und des Phosphatabbaus.

Nach fast 30 Jahren Anstrengungen konnte die Gesamtstickstoffbelastung in der Tampa Bay bei der Neubewertung im Jahr 2012 deutlich reduziert werden. Die Konzentrationen von Gesamtstickstoff, Gesamtphosphor und Chlorophyll a im Wasserkörper gingen alle deutlich zurück und die Seegraswiesen-Bedeckungsfläche nahm um etwa 5.258 Hektar zu.

Makroalgenblüte in Tampa Bay

(Bildquelle: Referenz 2)

Gleichzeitig förderte die Wiederherstellung der Seegraswiesen die Aufnahme von Stickstoff- und Phosphornährstoffen weiter und verringerte die Wassertrübung, wodurch ein positiver Kreislauf entstand. Die Erholungsrate der Seegraswiesen kann etwa 300 Hektar pro Jahr erreichen. Bis 2018 hatte sich die Fläche auf 16.451 Hektar erholt und übertraf damit das erwartete Erholungsziel von 15.378 Hektar.

Dies zeigt, dass die Seegraswiesen durch angemessene und wirksame Managementmaßnahmen zur Beseitigung der bedrohlichen Faktoren, die zur Zerstörung der Seegraswiesen führen, und zur Verbesserung des Lebensraums der Seegraswiesen effektiv wiederhergestellt werden können. Es zeigt auch indirekt, wie wichtig es ist, die Ursachen für die Zerstörung der Seegraswiesen zu diagnostizieren.

Wenn die Ursachen für die Zerstörung der Seegraswiesen nicht untersucht und analysiert werden und Wiederherstellungsmaßnahmen vorschnell durchgeführt werden, ohne störende Faktoren zu beseitigen oder zu reduzieren, kann die Wiederherstellung letztlich nur geringe Auswirkungen haben oder sogar scheitern. Im Fall der Wiederherstellung von Ruppia tuberosa im Süden Australiens beispielsweise konnten die wiederhergestellten Seegrasflächen ihren normalen Lebenszyklus nicht abschließen, da das durch den niedrigen Wasserstand im Frühjahr verursachte Dürreproblem nicht behoben wurde. Die Samenbank konnte nicht kontinuierlich erneuert werden und trocknete schließlich aus.

Maßnahmen an lokale Gegebenheiten anpassen und die richtigen Medikamente verschreiben

Nachdem die „Ursache der Krankheit“ herausgefunden wurde, ist es auch notwendig, auf der Grundlage der Umgebungseigenschaften eine geeignete Wiederherstellungstechnologie auszuwählen. **Die Methode der Saatgutwiederherstellung wird zunehmend als wichtiges technisches Mittel zur großflächigen ökologischen Wiederherstellung von Seegraswiesen anerkannt. **Seegras kann Samen unterschiedlicher Größe, Lebensdauer und Verbreitungsfähigkeiten hervorbringen. Im Vergleich zu Pflanzensetzlingen sind Seegrassamen leicht zu sammeln, zu lagern und zu transportieren. Durch das Sammeln der Samen wird außerdem der Spendergrasbestand weniger geschädigt und die genetische Vielfalt kann besser erhalten werden.

Darüber hinaus lassen sich mit der Saatmethode leichter Skaleneffekte erzielen als mit der Transplantationsmethode. Durch die Ausweitung des Sanierungsumfangs können die Risiken zeitlich und räumlich verteilt werden, um Schwankungen der Umweltbedingungen Rechnung zu tragen und so die Erfolgsquote der Sanierung zu verbessern.

Seit 1999 führen Forscher in vier Buchten im Osten Virginias in den USA groß angelegte Wiederherstellungsmaßnahmen durch. Sie haben die Sammlung, Sichtung und Konservierung von Seegrassamen sowie den Zeitpunkt, die Dichte, die Tiefe und die Methoden der Aussaat eingehend erforscht und effiziente Pläne für die Sammlung, Verarbeitung und Aussaat der Samen entwickelt.

Aufgrund geeigneter Umweltbedingungen und geringerer Störungen durch menschliche Aktivitäten wuchs und verbreitete sich das Seegras schnell und bildete dichte und zusammenhängende Seegraswiesen. Bis 2010 hatte sich die Fläche der Seegraswiesen auf 1.714 Hektar erholt (37,8 Millionen Samen wurden ausgesät), also etwa das 14-fache der ausgesäten Fläche.

Nachdem ein stabiles Seegrasbett angelegt wurde, können sich die Samen selbst versorgen und müssen nicht mehr aus externen Grasbetten gesammelt werden. Bis 2018 hatte sich die Fläche der Seegraswiesen auf 3.612 Hektar erholt und insgesamt wurden 74,5 Millionen Samen ausgesät. Durch die Wiederherstellung der Seegraswiesen wurde ein positiver Rückkopplungsmechanismus in Gang gesetzt, der die Wassertrübung in der Bucht verringerte, die Kohlenstoff- und Stickstoffreserven in den Sedimenten erhöhte, die Anzahl und Häufigkeit von Fischen und Wirbellosen steigerte und die ökologischen Servicefunktionen der Seegraswiesen schrittweise wiederherstellte und verbesserte.

Nach Jahren erfolgloser Umpflanzungsversuche hat man sich bei der Wiederherstellung des Seegrasbestands im Wattenmeergebiet allmählich von der Transplantationswiederherstellung zur Wiederherstellung durch Aussaat verlagert, in der Hoffnung, durch großflächige Wiederherstellung die Risiken zu zerstreuen und die Erfolgsquote der Wiederherstellung zu erhöhen. Seit 2018 versucht man im Cockburn Sound in Westaustralien, zerstörte Seegraswiesen der Art Posidonia australis mithilfe von Saatgut wiederherzustellen. Dabei hofft man, die Kosten für die Wiederherstellung zu senken und gleichzeitig durch kontinuierlich verbesserte Wiederherstellungspläne die Beteiligung der Anwohner zu erhöhen.

Australische Buchsbaumgrassamensammlung

(Bildquelle: Referenz 5)

Alle Menschen beteiligen sich, Einigkeit macht stark

Die hohen Arbeitskosten, die mit der Sammlung und dem Einsatz der Restaurierungsmaterialien verbunden sind, stellen eine langfristige Einschränkung der Arbeiten zur Wiederherstellung des Seegrases dar. Obwohl eine Vielzahl mechanisierter Geräte entwickelt wurden, wie etwa Saatgutsammler, Sämaschinen und Pflanzmaschinen, unterliegen diese Geräte hohen Nutzungsbedingungen und sind durch die komplexen hydrologischen und geografischen Bedingungen des Wiederherstellungsgebiets eingeschränkt. Der derzeitige mechanisierte Prozess der Wiederherstellung von Seegraswiesen ist schwierig durchzuführen und die Wiederherstellung von Seegras im großen Maßstab erfordert noch immer intensive Arbeit. Indem die Öffentlichkeit oder Freiwillige an der Wiederherstellung des Seegrases teilnehmen können, können die Arbeitskosten erheblich gesenkt werden.

Um die Seegraswiesen in der Gegend von Port Stephens im australischen Bundesstaat New South Wales wiederherzustellen, wandten Forscher das Konzept der „Citizen Science“ auf die Wiederherstellung von Seegras an. Mit der Aktion „Operation Posidonia“ ermutigten sie die Anwohner der Gemeinde, von Wind und Wellen an den Strand gespülte Seegrasfragmente einzusammeln. Die gesammelten Fragmente wurden untersucht und vorübergehend gehoben, bevor sie von Fachleuten zur Restaurierung in das Meeresgebiet verpflanzt wurden.

Dichtes Seegras

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

In den ersten 14 Monaten der Aktion sammelten lokale Freiwillige mehr als 1.200 Seegrasfragmente. Nach der Überwachung lag die Überlebensrate der Transplantationen bei über 50 %, was die Notwendigkeit, Pflanzen aus natürlichen Grasbeeten zu sammeln, effektiv reduzierte. Gleichzeitig wurde den Anwohnern der örtlichen Gemeinden die Teilnahme am Plan zur Wiederherstellung des Seegrases ermöglicht und das Bewusstsein der Menschen für die Bedeutung des Seegrases geschärft.

Neben dem Sammeln von Algenfragmenten können sich die Gemeindebewohner auch an der Sammlung, Verarbeitung und Aussaat von Algensamen, der Verpflanzung von Algenpflanzen, dem Transport von Personal und Ausrüstung, der Förderung von Aktivitäten usw. beteiligen. Bei der Wiederherstellung der Aussaat in Virginia, USA, sammelten Freiwillige mehr als 10 Millionen Algensamen und spielten eine wichtige Rolle bei den gesamten Wiederherstellungsarbeiten.

Das allgemeine mangelnde öffentliche Bewusstsein für die Bedeutung der Seegräser gilt als eine der größten Herausforderungen für den weltweiten Schutz der Seegrasbestände. Dies macht deutlich, dass geeignete wissenschaftliche Kommunikationsmaßnahmen erforderlich sind, um Maßnahmen zum Schutz und zur Wiederherstellung der Seegraswiesen zu begleiten und zu fördern.

Das Seegras-Wiederherstellungsmodell „Wissenschaftler + Freiwillige“ ist eine neue Idee. Dieses Modell definiert die Wiederherstellung des Seegrasbestands als eine Umweltschutzmaßnahme zum Wohle der Allgemeinheit, an der sich jeder beteiligen kann. Es mobilisiert die Öffentlichkeit zur Teilnahme an der Wiederherstellung des Seegrasbestands und macht die Wiederherstellung des Seegrasbestands beliebter als wissenschaftliche Forschungsarbeiten. Dadurch kann das Problem des Arbeitskräftemangels wirksam gelöst und die Kosten für die Wiederherstellung gesenkt werden.

Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, handelt es sich bei Wissenschaftlern um wissenschaftliche Forscher, die hauptsächlich eine Rolle bei der Popularisierung der Wissenschaft, der technologischen Forschung und Entwicklung, der Geräteunterstützung und der technischen Ausbildung spielen. Ihre Hauptaufgaben bestehen darin, die technischen Hürden für die Wiederherstellung von Seegrasbeständen zu senken und die Möglichkeit einer Beteiligung der Öffentlichkeit an der Wiederherstellung von Seegrasbeständen zu erhöhen. Die Freiwilligenarbeit ist in vielen Bereichen aktiv und umfasst gemeinnützige Organisationen, Gemeindebewohner und viele andere soziale Kräfte. Sie gleichen vor allem die Defizite der wissenschaftlichen Forschung hinsichtlich Finanzierung, Öffentlichkeitsarbeit, Personalorganisation usw. aus, sodass die Öffentlichkeit umfassender und intensiver an den Aktivitäten zur Wiederherstellung des Seegrases teilnehmen kann.

Konzeptbild des Seegras-Wiederherstellungsmodells „Wissenschaftler + Freiwillige“

(Bildquelle: vom Autor selbst erstellt)

Die Schwierigkeit dieses Modells besteht darin, mehr Freiwillige für die Teilnahme am Plan zur Wiederherstellung des Seegrases zu gewinnen. Erstens muss die Öffentlichkeit das Ausmaß und die Folgen der Umweltkrise (wie etwa ökologische, soziale, wirtschaftliche und kulturelle Aspekte) verstehen. Dann können wir mit Schulen, Gemeinden und gemeinnützigen Organisationen zusammenarbeiten, um regelmäßig Öffentlichkeitsarbeit und Schulungen durchzuführen, und wir können soziale Medien und Nachrichtenmedien nutzen, um die Wissenschaft bekannt zu machen, Freiwillige zu rekrutieren und Aktivitäten durch Anzeigen im öffentlichen Dienst, Videoclips und Tweets in Eigenverantwortung zu fördern. Anschließend können wir gemeinnützige Organisationen und Teams gründen, die sich auf die Wiederherstellung von Seegrasbeständen spezialisieren.

Wiederherstellung der Seegraswiesen in meinem Land

Mein Land verfügt über reiche Seegrasvorkommen: 16 existierende Seegrasarten bedecken ein Verbreitungsgebiet von fast 30.000 Hektar. Die Seegrasforschung begann jedoch spät. Im Vergleich zu Küstenökosystemen wie Mangroven und Korallenriffen hinken Schutz und Wiederherstellung der Seegraswiesen hinterher und die Seegrasbestände sind zurückgegangen. Im Vergleich zur Zeit vor den 1980er Jahren sind mehr als 80 % der Seegraswiesen in den Küstengewässern meines Landes verschwunden.

Der Rückgang der Ökosysteme der Seegraswiesen hat die Aufmerksamkeit der Menschen geweckt und dazu geführt, dass der Schutz und die Wiederherstellung der Seegraswiesen Gegenstand der Forschung sind. Als Reaktion auf die verschiedenen Ursachen der Zerstörung von Seegraswiesen und die verschiedenen Seegrasarten haben Forscher in den Provinzen Hebei, Shandong, Guangxi, Hainan und anderen Orten umfassende Untersuchungen zu Theorien und Technologien zur Wiederherstellung von Seegraswiesen durchgeführt, eine Reihe neuer Technologien zur ökologischen Wiederherstellung von Seegraswiesen vorgeschlagen und ein relativ vollständiges technisches System aufgebaut.

Aus verschiedenen Gründen erfolgt die entsprechende Forschung jedoch im Wesentlichen im experimentellen Maßstab, es gibt nur wenige Beispiele für groß angelegte Restaurierungen und die Restaurierungseffekte sind zudem ungleichmäßig. Unter den 1.011 Küstenrenaturierungsprojekten, die zwischen 1950 und 2014 in meinem Land durchgeführt wurden, befanden sich nur 11 Projekte zur Wiederherstellung von Seegraswiesen, und die gesamte Restaurierungsfläche betrug weniger als 30 Hektar.

Seit dem 18. Parteitag der Kommunistischen Partei Chinas legt das Land großen Wert auf den Schutz der Meeresumwelt. Daher erhält die Wiederherstellung der Seegraswiesen strategische Unterstützung von China und China hat nacheinander eine Reihe groß angelegter Projekte zum Schutz und zur Wiederherstellung der Seegraswiesen durchgeführt. Beispiele hierfür sind das Projekt zum Schutz und zur Wiederherstellung der Meeresökologie im Bezirk Caofeidian der Stadt Tangshan in der Provinz Hebei (Gesamtfläche der Wiederherstellung: 636 Hektar), das Projekt zur Wiederherstellung, Überwachung und Auswertung der Seegraswiesen im Rahmen der südlichen Wiederherstellung der Meeresökologie des nationalen Naturschutzgebiets Delta des Gelben Flusses (Gesamtfläche der Wiederherstellung: 50 Hektar) usw.

Arbeiter der CSSC Environmental Group sammeln Seegrassetzlinge im Seegrassetzlingssammelgebiet des Projekts zum Schutz und zur Wiederherstellung der Meeresökologie im Bezirk Caofeidian der Stadt Tangshan (Drohnenfoto)

(Fotoquelle: Nachrichtenagentur Xinhua)

Mein Land hat außerdem den Aufbau eines nationalen Standardssystems für die ökologische Wiederherstellung verstärkt und den ersten nationalen Standard für Technologien zur Wiederherstellung von Seegraswiesen-Ökosystemen herausgegeben – „Technische Richtlinien für die Wiederherstellung der Meeresökologie, Teil 4: Ökologische Wiederherstellung von Seegraswiesen“ – sowie den ersten Industriestandard für Technologien zur ökologischen Wiederherstellung von Seegraswiesen – „Technische Spezifikationen für den Bau von Seegraswiesen“. Diese bieten eine technische Grundlage für die Standardisierung und Absicherung der Projekte meines Landes zur ökologischen Wiederherstellung von Seegraswiesen.

Gleichzeitig engagieren sich immer mehr gemeinnützige Organisationen für den Schutz und die Wiederherstellung der Seegraswiesen. Projekte wie das vom Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen finanzierte „Guangxi Hepu Dugong National Nature Reserve Seagrass Bed Protection Action Project“, die vom Sustainable Global Environment Institute und der Beijing Entrepreneurs Environmental Protection Foundation finanzierte „Action for the Sea“ und die gemeinsam vom Ministerium für natürliche Ressourcen und gemeinnützigen Organisationen initiierte „Wei Hai Action“ arbeiten ebenfalls intensiv daran, das öffentliche Bewusstsein für den Schutz der Seegraswiesen zu stärken und auf der Grundlage der Beteiligung der Öffentlichkeit nachhaltige Entwicklungspfade für den Schutz und die Wiederherstellung von Seegraswiesen zu erkunden.

Die Veröffentlichung der „Mess- und Überwachungsmethoden für Kohlenstoffsenken zur ökologischen Wiederherstellung von Seegraswiesen“ und die erfolgreiche Unterzeichnung des ersten öffentlichen Abonnements für Blue Carbon Intention in Seegraswiesen des Landes zeigen auch, dass es möglich ist, den Marktmechanismus für den Handel mit Blue Carbon zur Förderung von Projekten zur ökologischen Wiederherstellung von Seegraswiesen zu nutzen.

Um eine weitere Verschlechterung des „Haarausfalls“ zu verhindern, müssen wir durch die Analyse internationaler Fälle der Wiederherstellung von Seegraswiesen die dynamischen Veränderungen der Seegraswiesen in Zukunft kontinuierlich weiter überwachen und den aktuellen Status der Verschlechterung des Ökosystems der Seegraswiesen genau erfassen. Versuchen Sie, Seegras künstlich zu kultivieren, entwickeln Sie mechanisierte Wiederherstellungsgeräte und verbessern Sie die Erfolgsquote und Effizienz der Wiederherstellung. Stärkung des Wissensaustauschs und der öffentlichen Beteiligung zwischen staatlichen Entscheidungsträgern, gemeinnützigen Organisationen und anderen Kräften. Ich bin überzeugt, dass dem blauen Ozean mit langfristigen Anstrengungen sicherlich wieder dichtes „Haar“ wachsen wird!

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