Ausgebleichte Korallenriffe in Hawaii von Flugzeugen entdeckt

Agostino Petroni und Sandali Handagama schreiben für Nexus-Mediennachrichten, ein gemeinnütziger Nachrichtendienst zum Klimawandel. Du kannst ihnen folgen @petroniagostino und @iamsandali. Diese Geschichte war ursprünglich auf Nexus-Mediennachrichten.

Vor nicht allzu langer Zeit hatte Brian Neilson, Programmmanager bei Hawaiis Department of Land and Natural Resources-Division of Aquatic Resources, nur zwei Möglichkeiten, Korallenriffe zu kartieren: Taucher aussenden oder Satellitenbilder sammeln. Beides war nicht perfekt. Taucher konnten detaillierte Karten erstellen, die zeigten, welche Korallen gesund und welche kränklich waren, aber sie konnten nur einen kleinen Bereich abdecken. Satellitenbilder könnten größere Gebiete abdecken, aber sie boten nur sehr wenig Einblick in die Gesundheit der Riffe.

„Es war also entweder wirklich sehr detailliert, aber nicht sehr gut, oder wirklich grobe Details, aber gute Abdeckung“, sagt Neilson.

Im Jahr 2019 arbeitete Neilson jedoch mit Forschern der Arizona State University zusammen, um ein neues spektroskopisches Bildgebungssystem einzusetzen, um massive, detaillierte Karten zu erstellen, die lebende Korallen von sterbenden oder toten Korallen unterschieden. Das System wurde dem Global Airborne Observatory von Arizona State hinzugefügt, einem Flugzeug, das mit Infrarot- und Laser-Bildgebungstechnologien ausgestattet ist, die verwendet werden, um den Zustand von Wäldern, Riffen und anderen Ökosystemen zu messen. Ihre Ergebnisse aus der Kartierung von Riffen rund um Hawaii wurden kürzlich in der veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Science.

„Es war definitiv ein Wendepunkt für uns, nur zu sehen, wie viel Korallenbedeckung wir im ganzen Staat haben, und dann zu sehen, wie wir unsere Ozeane verwalten“, sagt Neilson, ein Mitautor des Papiers. “Das war uns früher nicht möglich.”

Wenn das Meerwasser zu warm wird, vertreiben Korallen die bunten, mikroskopisch kleinen Algen, die in ihrem Gewebe leben. Dieser Prozess, der als Korallenbleiche bekannt ist, macht Korallen weiß und führt oft zu ihrem Tod. Als Folge des Klimawandels werden solche Ereignisse immer häufiger. Ungewöhnlich warmes Wasser in den Jahren 2014 und 2015 tötete in einigen Teilen Hawaiis mehr als 50 Prozent der Korallen, was eine bessere Überwachung erforderlich machte.

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Greg Asner, Direktor des Center for Global Discovery and Conservation Science des Staates Arizona in Hawaii, entwickelt diese Technologie seit 1998, als er und sein Ingenieurteam mit dem Bau von Instrumenten begannen, die Spektrometer genannt werden, die verschiedene Wellenlängen des Lichts aus einer einzigen Quelle trennen. Da jede Chemikalie einen einzigartigen Licht-Fußabdruck hat, können Wissenschaftler Spektrometer verwenden, um die chemische Zusammensetzung von Objekten aus der Ferne zu erkennen, seien es Korallenriffe auf der Erde oder ferne Planeten und Sterne.

„Korallen haben eine einzigartige und komplexe molekulare Signatur. Sie sind ein Tier, das eine Symbiose mit einer sehr kleinen Alge eingeht“, sagt Asner, Erstautor der Studie. „Diese Alge und dieses Tier erzeugen in Kombination ein molekulares Signal, das wir beim Überfliegen von den Instrumenten des Flugzeugs an Bord sehen können.“

In einigen Teilen der Weltmeere beschleunigt sich die Korallenbleiche. Mit freundlicher Genehmigung von NOAA

Wenn das Signal intakt ist, stellen die Wissenschaftler fest, dass es sich um lebende Korallen handelt, sagt Asner. Wenn das Signal jedoch unterbrochen wird, bedeutet dies, dass sich die chemische Signatur der lebenden Koralle geändert hat, was auf eine Bleichung oder Beschädigung hindeutet. Es erwies sich als eine Herausforderung, das System über dem Ozean zum Laufen zu bringen.

„Die Anwendung im Meer war einfach sehr, sehr schwierig, aus dem offensichtlichen Grund, dass wir durch das Meerwasser schauen müssen“, sagt Asner. „Dabei verlieren wir etwa 97 Prozent des Signals und das gesamte Signal, wenn es zu tief wird.“

Mit dem verbleibenden Signal könnten Wissenschaftler den Zustand von Korallen bis zu einer Tiefe von etwa 70 Fuß bestimmen. Die neue Kartierungstechnologie könnte Wissenschaftlern helfen zu bestimmen, welche Riffe gedeihen und warum, da einige Riffe mit wärmeren Gewässern besser zurechtkommen als andere.

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Gove, ein Forscher am Pacific Island Fisheries Science Center und Mitautor des Artikels, hat untersucht, wie Hawaiis Korallenriffe auf Verschmutzung, Versauerung und Temperaturschwankungen reagieren. Ausgestattet mit den Daten des Bildgebungssystems kann Gove Gebiete identifizieren, in denen Beamte Maßnahmen zum Erhalt von Korallenriffen ergreifen können, wie z. B. die Eindämmung von Abwasserabflüssen, die Reduzierung der Fischerei oder die Schaffung von mehr Schutzgebieten.

„Es bietet eine Reihe von Möglichkeiten, Fragen zu stellen, die wir vorher vielleicht nicht stellen konnten. Eine ziemlich wichtige Frage lautet: ‚Welche Gebiete werden angesichts des Klimawandels widerstandsfähiger sein?’“, sagt Gove. „Und das ist wirklich wichtig, denn das sind die Bereiche, die wir erhalten wollen.“

Thomas Oliver, ein Forschungsökologe am Pacific Islands Fisheries Science Center, der nicht an der Studie beteiligt war, sagt, dass das System Teil einer Welle neuer Überwachungstechnologien ist, die „eine buchstäblich beispiellose Genauigkeit und räumliche Abdeckung“ bieten.

Das System könnte sich über Hawaii hinaus als nützlich erweisen, aber es gibt Hürden für den Einsatz der Technologie in Teilen der Entwicklungsländer, wo die Kosten für das Fliegen eines Flugzeugs unerschwinglich sein könnten.

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Wärmere Farben weisen auf mehr lebende Korallen rund um die acht hawaiianischen Hauptinseln hin. Karte: Asner et al.

„Hawaii ist ein ziemlich wohlhabender Staat in einem wohlhabenden Land. Sie konnten es sich also leisten, Greg dafür zu bezahlen, das Flugzeug überall herumzufliegen, oder? Das ist nicht billig“, sagt Helen Fox, Direktorin für Naturschutzwissenschaften bei der Coral Reef Alliance.

Um Entwicklungsländern beim Schutz von Korallenriffen zu helfen, hat Fox zusammen mit Asner den Allen Coral Atlas erstellt, der mithilfe von Satellitenbildern detaillierte Karten von Korallenriffen an Orten wie Mosambik und Sri Lanka erstellt. Aber derzeit kann kein Satellit feststellen, ob Korallen tot oder lebendig sind, sagt Asner. Er arbeitet daran, einen Satelliten zu starten, der mit einem Spektrometer ausgestattet ist.

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In einigen Teilen der Welt haben sich Klimawandel, Überfischung, Umweltverschmutzung und Ozeanversauerung als katastrophal für Korallenriffe erwiesen. In Australien haben Massenbleiche in den Jahren 2016 und 2017 zwei Drittel des Great Barrier Reef beschädigt, und das könnte nur ein Zeichen für die Zukunft sein. Wenn die Temperaturen um mehr als 2 Grad über das vorindustrielle Niveau steigen, würde die Welt laut dem Weltklimarat 99 Prozent ihrer Korallenriffe verlieren.

Fox und andere Wissenschaftler glauben jedoch, dass die Technologie von Asner einen Schritt nach vorn bei den Bemühungen zur Rettung der Korallenriffe darstellt, und hoffen, dass sie Beamte motivieren wird, schnell gegen den Klimawandel zu handeln.

„Wir brauchen diese Technologien nicht, um uns zu sagen, was wir tun sollen“, sagt Fox. „Aber die Technologien helfen. Sie werden helfen, die Dinge besser zu kartieren. Sie können helfen, Dinge besser vorherzusagen. Ein Teil der Hoffnung ist, dass Karten, da sie gute Kommunikationsmittel sein können, dazu beitragen werden, Regierungen und andere Entscheidungsträger zu motivieren, die Art von Arbeit zu tun, die erforderlich ist, um den Weg, auf dem wir uns befinden, umzukehren.“

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