Israelische Forscher:innen haben eine 3D-Druckmethode entwickelt, mit der sie die Zerstörung der Korallenriffe eindämmen wollen. Gedruckte Keramik-Modelle sollen zerstörte Riffe dabei wiederbeleben.
Korallenriffe gelten als die größten von Lebewesen geschaffenen Strukturen der Erde. Sie bilden einzigartige Ökosysteme mit einer unendlichen Vielfalt an Tier- und Pflanzenarten. Weil sie das Zuhause von Fischen und anderen Meerestieren sind, tragen sie auch zur Ernährung von vielen Millionen Menschen bei.
Außerdem schützen die Korallenriffe die Küsten und produzieren durch Fotosynthese Sauerstoff. Durch die steigenden Wassertemperaturen der Meere sowie den Einfluss vieler anderer schädlicher Faktoren sind Korallen jedoch stark gefährdet.
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Forscher:innen von vier israelischen Universitäten wollen das drohende Schicksal der Korallenriffe nun mithilfe einer neu entwickelte 3D-Druckmethode abwenden. In einem kürzlich veröffentlichten Artikel der Wissenschaft-Zeitschrift „Science of the Total Environment“ stellt das Forschungsteam seine Ergebnisse vor.
„Die Untersuchung der Frage, wie die biologische Vielfalt der Korallenriffe erhalten werden kann, ist ein zentrales Thema, aber es besteht auch ein dringender Bedarf, in Technologien zu investieren, die das Ökosystem der Korallen und unser Verständnis der Riffumgebung verbessern können“, erklärt Doktorandin Natalie Levy von der Bar-Ilan-Universität in Israel.
So entstehen die 3D-Korallenriffe aus Israel
Die Herstellung der 3D-Korallenriffe besteht aus drei wesentlichen Schritten. Zunächst nehmen die Forscher:innen unter Wasser Fotos von den Korallenriffen auf. Dabei sammelt das Team Tausende von Bildern, um die komplexe Form des Riffs zu berechnen. Aus den gesammelten visuellen Informationen erstellen sie dann ein dreidimensionales Modell des Riffs.
Anhand dessen können die Forscher:innen bereits ablesen, wie das Riff funktioniert und was die Entwicklung der Artenvielfalt unterstützt. Im nächsten Schritt verwendet das Team eine molekulare Methode zur Sammlung von genetischen Umweltinformationen, die genaue Daten über die Organismen des Korallenriffs liefern.
Zusammen mit anderen Parametern durchlaufen diese Daten einen 3D-Technologie-Algorithmus. Dieser ermöglicht es den Wissenschaftler:innen, ein parametrisches und interaktives Modell des Korallenriffs zu erstellen. Dieses 3D-Modell kann so gestaltet werden, dass es genau zu der gewünschten Riffumgebung passt.
Der letzte Schritt ist dann der Druck des 3D-Korallenriffs. Dazu nutzen die Forscher:innen eine spezifische Keramik. Im Wasser ist das Material porös und somit ideal für den Aufbau und die Wiederherstellung einer neuen Korallenriffstruktur. Hier kann sich neues Leben ansiedeln und entwickeln.
Künstliches Korallenriff kombiniert 3D-Druck mit DNA-Proben
Mit der 3D-Druckmethode aus Israel können die Forschenden nicht nur ein genaues Modell einer bestimmten Riffumgebung herstellen. Darüber hinaus ist es möglich, die gesammelten Daten erneut in einen Algorithmus einzuspeisen, um die Effektivität und Effizienz des 3D-Drucks zu überprüfen.
„Der Einsatz des dreidimensionalen Drucks ermöglicht einen großen Handlungsspielraum für realitätsnahe, auf Algorithmen basierende Lösungen und die Übernahme einer nachhaltigen Produktion für die Entwicklung einer groß angelegten Meeressanierung“, erklärt Doktorand Ofer Berman von der Fakultät für Architektur und Stadtplanung des Israel Institute of Technology.
Darum sind die 3D-Korallenriffe aus Israel so wichtig
Den Wissenschaftler:innen zufolge erfüllt die neu entwickelte 3D-Druckmethode zwei entscheidende Bedürfnisse zur Rettung der Korallenriffe. Erstens decke die Methode den Bedarf an innovativen Lösungen ab, die die Sanierung der Korallenriffe weltweit ermöglichen. Darüber hinaus werde die natürliche Komplexität des Korallenriffs wiederhergestellt.
Geschädigte Korallenriffe benötigen mindestens zehn Jahre, um sich zu erholen. Langlebige Korallen brauchen sogar mehrere Jahrzehnte. Laut Einschätzung des Bundesministeriums für Umwelt und Naturschutz scheine es unwahrscheinlich, dass das Ökosystem diese Zeit angesichts des fortschreitenden Klimawandels noch hat.
Nur kurzfristige und wirkungsvolle weltweite Maßnahmen zum Klimaschutz könnten zumindest einem Teil der Korallenriffe das Überleben ermöglichen. Die Forscher:innen aus Israel errichten derzeit mehrere 3D-Korallenriffe im Golf von Eilat. Mit den gesammelten Ergebnissen will das Forschungsteam die 3D-Druckmethode auf Riffökosysteme in der ganzen Welt anwenden.
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