Mesterséges korallzátonyokkal mentené meg az óceánok haldokló ökoszisztémáját egy magyar dizájner

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

„Nagyon motiváló ezen dolgozni, de az érzelmeket tudni kell kezelni, mert nagyon meg tudja viselni az embert”

– így kezdte beszámolóját Holló Dávid ipari formatervező, aki cége társalapítójával, a hawaii születésű Lori Nishikawával évek óta azon dolgozik, hogy olyan mesterséges korallzátony-dizájnt alkosson meg, amely felgyorsítja és jobban skálázhatóvá teszi a korallok telepítését, és ezzel nagyobb esély nyílhat a világ egyik legveszélyeztetettebb ökoszisztémájának megmentésére – legalábbis rövid távon.

Nem csoda, ha a korallzátonyok kérdése érzelmi hullámokat vet Hollóban: az egész életükben a korallzátonyokat kutató tengerbiológusok és más szakértők sorra számolnak be a zátonyok tömeges és exponenciálisan gyorsuló pusztulása miatt érzett depresszióról és „ökológiai gyászról”. Vannak, akik attól tartanak, hogy a gyerekeik már nem láthatnak korallokat természetes élőhelyeiken, és félelmeiket a kutatási eredmények is megerősítik. Egy tavaly februári oceanográfiai konferencián a kutatók például arra jutottak, hogy hosszú távon a korall már nem tud fennmaradni: a 22. századra még abban az esetben is eltűnik a zátonyok 70-90 százaléka, ha sikerül megtisztítani a tengereket. A legnagyobb gondot ugyanis az egyre melegedő tengervíz okozza, azt pedig nem lehet gyorsan kihűteni. Világszerte jó páran vannak azonban, akik a lehetetlennek tűnő küldetés ellenére is megpróbálkoznak a korallzátonyok megmentésével: közéjük tartozik Holló Dávid és Lori Nishikawa.

Szépen lassan megfőzzük az óceánok esőerdőit

Bár Magyarországról nézve egy korallzátony nem más, mint egzotikus víz alatti formáció, még eljöhet az idő, amikor a kontinentális Európa is megérzi a hiányukat. A korallzátonyok egészségétől függ a tengeri állatvilág mintegy 25 százaléka: körülbelül 4000 halfajnak adnak otthont, terepet szolgáltatnak az ivadékok nevelésére, a halászat és a turizmus révén pedig mintegy 500 millió ember megélhetését biztosítják. Az óceánok felszínének csupán parányi részét, 0,1 százalékát kitevő zátonyok emellett képesek visszafogni a hurrikánok és más természeti csapások tengerpartra gyakorolt hatását; Steve Simpson, az Exeteri Egyetem tengerbiológiával és globális változásokkal foglalkozó professzora szerint  egyenesen az óceánok esőerdőinek számítanak.

Az egyre melegedő tengervíz, a környezetszennyezés, az óceánok elsavasodása, az alga elszaporodása, a túlhalászás és a fizikai pusztítás egyre több korallzátony sorsát pecsételi meg, és mivel az óceán felszíne jótékonyan eltakarja, mi történik a mélyben, a folyamat szinte láthatatlan. (A Chasing Coral című 2017-es, többszörös díjnyertes dokumentumfilm készítői szemléletesen mutatják be a korallok pusztulásának mértékét.)

A zátonyokat, amelyek parányi korallpolipok által évszázadok alatt épített mészvázak, leginkább a klímaváltozás veszélyezteti, ugyanis az óceánok melegedése miatt megbomlik a korallpolipok kényes szimbiózisa a bennük élő, fotoszintetizáló algákkal, amelyeket az állat végül kilök testéből. Ennek hatására a korallok vagy teljesen kifehérednek, vagy egyes újabb kutatások szerint akár neonszínűvé is válhatnak. Bár a kifehéredett korallok még életben vannak, gyakorlatilag immunhiányos állapotba kerülnek, és sokan közülük gyakorlatilag éhen halnak. 2016-ban a hőmérséklet-emelkedés jelentette stressz a világ korallzátonyainak 51 százalékát érintette: ekkor történt az első tömeges fehéredési esemény, amelynek során a világ legnagyobb ilyen képződménye, az ausztráliai Queensland partjaitól nem messze elterülő Nagy-korallzátony északi részén a korallok 85 százaléka fehéredett ki, a sekélyvízi korallok 29 százaléka pedig elpusztult. A Seychelle-szigetek környékén a korallok fele pusztult el, az Indiai-óceán nyugati részén pedig a korallok 69-99 százaléka kifehéredett. Azóta a kutatók egyre több fehéredési eseményt észlelnek, a korallok pedig egyre nagyobb mértékben pusztulnak.

Korallzátonyok kifehéredése Kiritimatinál (2015-ös és 2018-as fotók)Fotó: DANIELLE CLAAR, KEVIN BRUCE/AFP

Hogyan menthetők meg a korallok?

A tudósok egyetértenek abban, hogy ezeket az érzékeny tengeri lényeket csak a klímaváltozást előidéző szén-dioxid-kibocsátás csökkentésével, a hőmérséklet-emelkedés visszafogásával, valamint az óceánok szennyezésének visszafogásával lehet megmenteni. Egy 2021 májusában publikált tanulmány szerint 2050-re a legrosszabb esetben a korallok 94 százaléka kipusztulhat, míg egy optimistább forgatókönyv szerint a zátonyok 63 százaléka még 2100-ban is tovább növekedhet. Eszerint még van valamennyi esély a korallok hosszú távú megmentésére, számos kutató és innovátor gondolkozik azonban olyan rövid távú, áthidaló megoldásokban, amelyekkel legalább ideiglenesen javítható a korallok helyzete.

Néhány tudós például a nemzeti parkokhoz hasonló védett területeket alakítana ki az óceánokban, ahol a korallok ideális körülmények között növekedhetnének. Mások a genetikát vetik be: keresik a hőtűrő algákat és korallokat és a hőmérséklet-emelkedésnek ellenállóbb géneket, majd az ezzel rendelkező egyedeket szaporítanák el (ausztrál kutatóknak az irányított evolúció módszerével már sikerült is hőtűrő algákat létrehozniuk). Megint mások, mint például Holló Dávid, mesterséges korallzátonyok építésével és korallok telepítésével foglalkoznak. Erinn Müller, az Elizabeth Moore nemzetközi korallzátony-kutató és helyreállító központjának tudományos igazgatója és csapata a környezeti stressznek ellenálló korallpéldányokat gyűjtenek az óceánból, majd ezeket saját maguk tenyésztik tovább, és visszahelyezik őket a zátonyokra. A „korallbölcsődékben” a központ közel 46 ezer korallt tenyészt műanyag rácsokon, és eddig 70 ezer korallt sikerült visszahelyezniük természetes közegükbe.

Diego Valladares tengerbiológus egyik tanítványa korallbölcsődét vizsgál a panamai tengerpart közelében 2021. április 10-én. A Reef2Reef projekt keretében a diákok kéthetente alámerülnek a tengerbe, hogy megvizsgálják a korallok (Acropora cervicornis) állapotát, és hosszú távon segítsenek visszaállítani a lepusztult korallzátony ökoszisztémáját.Fotó: LUIS ACOSTA/AFP

Korallragasztás epoxival és 3D-nyomtatott zátonyalapok

Holló Dávid a Qubitnek elmondta, hogy a korallok efféle felnevelése és szelektív szaporítása rendkívül lassú és munkaigényes feladat. A kis korallokat a korallbölcsődékben töltött idejük után egy búvár gyakorlatilag egyesével, epoxi ragasztóval rögzíti az élőhelyül szánt zátonyrészre. Holló szerint ez a módszer kisebb zátonyok kiépítésére és rehabilitációjára alkalmas, viszont a korallzátonyok kipusztulásának mértékét figyelembe véve ipari megoldásokra lenne szükség. Lori Nishikawával erre találták ki rendszerüket, amely lehetővé tenné, hogy a kis koralltöredékeket blokkokban, ragasztás nélkül, legózással lehessen rögzíteni az óceán megfelelő pontjára.

A stratégiai dizájner szerint érdemes a mesterséges korallzátonyok felnevelésének és kitelepítésének folyamatát egészben látni, és az elején kezdeni a munkát. A korallok szaporításakor két fő stratégia van, a szexuális és az aszexuális. Az első esethez tudni kell, hogy a hermafrodita korallok évente egyszer engedik ki a tojásaikat és a spermáikat az óceánba, egymással szinkronban akár négyzetkilométereken keresztül, a kis tojások túlélési rátája normál körülmények között azonban meglehetősen alacsony. A probléma Holló szerint az, hogy a helyzet a zátonyok pusztulásával egyre romlik. Ahogy a korallok elhalnak, összeesik az a háromdimenziós struktúra, a meszes váz, amit mi a zátonyokkal asszociálunk. A korallzátonyoknak az apró, barázdált, lyukacsos felületek kedveznek leginkább, de ahogy folyamatosan elveszítjük ezt a háromdimenziós struktúrát, egyre romlik az új korallok túlélési arénya, és ez negatív spirált generál. 

Forrás: http://www.lorinishikawa.com/CoralSeascape/

A magyar innovátor elmondta, hogy felvették a kapcsolatot Ulrike Pfreundt svájci kutatóval, aki 3D nyomtatással egy olyan moduláris, tégla alapú rendszer megalkotását tervezi, amely kifejezetten a korallok szexuális reprodukcióját segítené elő, kedvező körülményeket biztosítva lepusztult zátonyokon vagy teljesen szűz területeken. Ennek az irányvonalnak az a lényege, hogy minél stabilabb, moduláris zátonyokat alakítsanak ki, amelyek ténylegesen lehorgonyozhatók és lealapozhatók a tengerfenékre, így az áramlatok nem tudják elvinni őket. Ezek komplex háromdimenziós struktúrát biztosítanak nemcsak a koralloknak, hanem a zátonyok körül élő egyéb fajoknak is.

Pfreundt és csapata jelenleg Kolumbia partjainál dolgozik egy tesztzátony előkészítésén. Céljuk, hogy a Chasing Corals forgatásához is használt víz alatti kamerarendszerrel szünet nélkül dokumentálják, hogyan teljesít a tesztzátony, és adatokat gyűjtsenek az ökoszisztéma változásának minden pillanatáról. A svájci csapat olyan programozókkal is együtt dolgozik, akik fejlett algoritmusokkal – például gépi látással – vizsgálják a beérkező adatokat, és ezeket műholdas felvételekkel összevetve igyekeznek képet alkotni arról, mennyire sikeres a tesztzátony, és hogyan lehetne az ökoszisztémák működésén javítani.

Betonaljzatokba telepítenék a korallokat

A szaporítás másik stratégiája az aszexuális reprodukció, amely a mikrofragmentáción alapszik. Kutatók arra jöttek rá, hogy ha a már létező, élő korallok apró darabkáit letörik, akkor sokkal gyorsabban és nagyobbra nőnek vissza. Hatékony eljárás, a hátránya viszont Holló szerint az, hogy csökkenti a genetikai diverzitást. Így saját projektjük esetén hibrid rendszerben gondolkodnak, amelyben igyekeznek kombinálni a szexuális és az aszexuális reprodukció előnyeit.

Hollóék a korallbölcsődék környékén építenék ki rendszerüket. A mesterséges zátonyokat fém alappal látnák el, amely a tényleges horgonyzást biztosítaná, erre pedig lyukacsos betontömböket erősítenének. Holló szerint a beton előnyös anyag, szerkezete sokban hasonlít például ahhoz a meszes aragonit vázhoz, amelyet a korallok növesztenek maguk köré, így megfelelő a biokompatibilitása, de arra vigyázniuk kell, hogy ne tartalmazzon mérgező anyagot. A betont vagy öntenék, vagy nyomtatnák, és legószerű illesztékekkel látnák el. Ezeknek a telepítéskor szánnak szerepet: a korallbölcsődékben nevelkedő korallokat már most is aragonitszerű, apró dugókhoz ragasztják, Hollóék módszerével ugyanakkor a búvároknak a telepítéskor csak néhány másodpercre lenne szükségük ahhoz, hogy ragasztás nélkül beledugdossák őket az óceánban lévő aljzatba.

Tesztzátonyt képzelnek el Hawaiin

Mivel Lori Nishikawa a Hawaii-szigetekről származik, és az egész, diplomamunkáján alapuló, mesterséges korallzátony-projektet egy hawaii tömeges korallkipusztulási esemény inspirálta, egyértelműnek tűnt Hollóék számára, hogy a Hawaii-szigetek közelében építenék meg első tesztzátonyukat. Addig azonban hosszú még az út.

„Jövő év vége felé, ősszel szeretnénk elkezdeni az első, kisebb teszteket a tényleges környezetben. Ez azt jelenti, hogy a textúrákkal, a rendszerrel, az anyagokkal foglalkozunk, és akár hónapokig is lent hagyjuk őket a tenger mélyén, hogy ténylegesen lássuk, hogyan reagálnak a környezetre, és úgy működnek-e, ahogyan elképzeltük” – mondta Holló. Emellett folyamatosan monitorozzák a rendelkezésre álló historikus adatokat is; a legfrissebbeket reményeik szerint a svájci labor kolumbiai tesztzátonyáról kapják majd.

Forrás: http://www.lorinishikawa.com/CoralSeascape/

Hozzátette, hogy munkájukat nehezíti az Egyesült Államok háromszintű szabályozási rendszere, ugyanis a helyi, állami és szövetségi hivatalokkal is egyeztetniük kell arról a tengeri területről, ahol majd felállíthatják a tesztzátonyt, és a szűkös pénzügyi forrásaik is, amelyeket a következő hónapokban bővíteni igyekeznek. A források bővítése érdekében Holló hosszú távon azt is el tudná képzelni, hogy akik Hawaii partjainál vagy bárhol máshol búvárkodni tanulnak, a programjuk részeként megtanulnának korallokat telepíteni, és részt is vennének a folyamatban. „Így a turiszák nemcsak úszkálnának és bámészkodnának a víz alatt, hanem aktívan tennének is a környezetükért” - mondta Holló, aki szerint 

„nagyjából 10-20 évünk maradt arra, hogy működőképes rendszert dolgozzunk ki, de egyszerűen nem lehet ignorálni a múltat. Át kell nézni a meglévő, 10-15 évre visszanyúló nagy adathalmazokat, amelyeken keresztül meg lehet figyelni, hogyan változnak és reagálnak a korallok. Nem lehet megspórolni semmilyen munkát, és nagyon meg kell tervezni a projektet, mivel enélkül minden jó szándék ellenére több kárt okozhat az ember, mint amennyi hasznot hajt.”

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: