Erforderliche biologische und umwelttechnische Bedingungen

Dieses Arbeitspaket dient der Bestimmung von hydrodynamischen und ökologischen Bedingungen, welche das Wachstum von Zostera marina begünstigen, sowie ihren natürlichen Schwankungen.

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Dimensionierung von künstlichem Seegras

Der Ausgangspunkt des WP4 wird durch die aus dem WP3 definierten erforderlichen biologischen und umwelttechnischen Bedingungen für den Anwuchs von natürlichem Seegras gegeben. Auf dieser Grundlage soll ein künstliches abbaubares Seegras (ASG) und dessen Anwendung entwickelt werden.

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Leistungsfähigkeit des künstlichen Seegrases

Im ersten Jahr der Projektlaufzeit werden kommerziell verfügbare künstliche Seegrasstrukturen in den Großen Wellenkanal eingebracht und eine Reihe hydrodynamischer und morphodynamischer Voruntersuchungen durchgeführt. Danach wird ein Prototyp des bioabbaubaren künstlichen Seegrases produziert.

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SeaArt – Langfristige Ansiedlung von Seegras-Ökosystemen durch bio-abbaubare künstliche Wiesen

1. Überblick

Seegraswiesen sind bedeutende Ökosysteme, die zahlreiche Ökosystemdienstleistungen – unter anderem im Küstenschutz durch Wellendämpfung und Sedimentstabilisierung – erbringen. Obwohl die Dienstleistungen von Seegraswiesen erkannt wurden, sind diese Ökosysteme durch anthropogenen Druck stark gefährdet. Daraus resultiert, dass in den letzten Jahrzehnten ein globaler Rückgang beobachtet werden konnte. Wiederansiedlung von Seegras gestaltet sich jedoch problematisch, da ohne Seegrasbewuchs hydrodynamische Energie und Trübung steigen und damit Seegraswachstum verhindert wird.

Um diese Feedback-Schleife zu durchbrechen, möchten wir künstliches Seegras (artificial seagrass, ASG) entwickeln, das optisch dem natürlichen Seegras ähnelt, wichtige Ökosystem-Ingenieurleistungen der echten Pflanzen nachahmt und somit gute Anwuchsbedingungen für transplantierte Seegräser herstellt. Das ASG wird günstige hydrodynamische und Licht-Bedingungen schaffen sowie das Sediment stabilisieren. Dies ermöglicht es natürlichem Seegras aus Samen zu keimen, nach einer Transplantation einzuwurzeln oder bestehende Flächen auszuweiten.

Eine Schlüsselrolle in dem Projekt kommt dabei der Materialauswahl für das ASG zu: Es werden ausschließlich bio-abbaubare Materialien verwendet, damit keine möglicherweise schädlichen Substanzen in das System eingebracht und auch keine künstlichen Strukturen langfristig im System erhalten werden. Das Ziel dieser Methode ist es, langfristig eine rein natürliche Seegraswiese zu etablieren; und zwar ohne die Notwendigkeit ursprüngliche Strukturen im Nachhinein zu entfernen, da diese sich mit der Zeit auflösen.

Arbeitspakete. Bildnachweis: TU Braunschweig

Es wird erwartet, dass die entwickelte Methode zukünftig weltweit zur Seegrasansiedlung genutzt werden kann. Um jedoch einen ersten Prototypen herzustellen und seine Funktion zu belegen, konzentrieren wir uns zunächst auf die Art Zostera marina, die im Nordatlantik heimisch ist. Dieser Fokus ermöglicht es, Messungen mit echten Pflanzen lokal durchzuführen.

2. Arbeitspakete

Um die definierten Ziele zu erreichen, wird dieses Projekt (i) die biologischen und physikalischen Umweltbedingungen für Seegrasansiedlung ermitteln, (ii) künstliches Seegras einschließlich eines Verankerungssystems entwickeln, das diese Bedingungen herstellen kann, (iii) bio-abbaubare Materialien und ihre mögliche Verwendung als künstliches Seegras untersuchen, und (iv) die kommerzielle Nutzung des künstlichen Seegrases und seiner Bestandteile evaluieren.

Das Team bringt Expertise aus Seegras-Ökologie, Hydrodynamik, Sedimentologie und Materialwissenschaften zusammen um qualitativ hochwertige Ergebnisse in diesem interdisziplinären Projekt zu erreichen. Desweiteren beinhaltet das Team Wirtschaftspartner um sicherzustellen, dass zukünftig eine wirtschaftlich tragbare Produktion von ASG in ausreichenden Mengen möglich ist. Die obigen Arbeitspakete tragen jeweils zur Prototyp-Entwicklung bei. Es wird angestrebt in der zweiten Hälfte des Projekts einen Prototypen zu entwickeln, dessen Leistungsfähigkeit und Stabilität unter kontrollieren Extrembedingungen im Labor (Großer Wellenkanal, Hannover) überprüft wird. Wir erwarten, dass positive Stabilitätstests die Basis für ein Folgeprojekt bilden, in dem die entwickelten ASG erstmalig zur Seegras-Transplantation in einer Pilot-Studie verwendet werden.

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