Korallenriffe als natürlicher Küstenschutz. Wie wirkungsvoll sind Korallenriffe für den Küstenschutz und wo kann man sie einsetzen?

Inhalt

1. Zusammenfassung

2. Die Lebensweise von Korallen

3. Die natürliche Küstenschutzfunktion von Korallenriffen

4. Natürliche und anthropogene Gefährdungen für Korallenriffe

5. Der ökonomische Wert von Korallenriffen

6. Fazit

7. Quellenverzeichnis

1. Zusammenfassung

Fluten, Stürme, Hochwasser – der Küstenschutz auf der ganzen Welt hat mit einer Vielzahl von Herausforderungen zu kämpfen, um die Küstenlinien vor Erosion zu schützen und zu erhalten. Etwa die Hälfte aller Küsten weltweit ist durch die Einwirkung des Wassers in einem ständigen Rückgang. Durch den steigenden relativen Meeresspiegel wird dieser vielerorts verstärkt. Der Rückgang der Küsten stellt für die dort lebenden Menschen eine Bedrohung dar und erfordert den Küstenschutz für die Landerhaltung. Verschiedene Maßnahmen wie Wellenbrecher, Deckwerke oder Buhnen gehören seit vielen Jahrzehnten zum festen Bestandteil des Küstenschutzes. Die ständig wirkenden Kräfte des Wassers fordern eine kontinuierliche Wartung, Weiterentwicklung und Neuerrichtung der menschengemachten Küstenschutzmaßnahmen, die sowohl kosten- als auch zeitintensiv sind. Da jede Küstenlinie, jeder Strand anderen Bedingungen ausgesetzt ist, ist ein erfolgreicher Einsatz harter Küstenschutzmaßnahmen nicht immer gegeben, sondern kann sogar eine Verschlechterung der Situation herbeiführen, da sich das Sediment beispielsweise anders ablagern oder der natürliche Rhythmus des Ökosystems gestört werden kann.

Die vorliegende Hausarbeit stellt eine alternative Küstenschutzmaßnahme vor, die sowohl ökologisch als auch ökonomisch und sogar ästhetisch viele Vorteile zu den herkömmlichen, menschengemachten Küstenschutzmaßnahmen bietet – die Korallenriffe. Im Folgenden werden die Lebensweise und die Küstenschutzwirkung von Korallenriffen beleuchtet, sowie Gefährdungen, also Nachteile dieser Küstenschutzmaßnahme, und ökonomische Effektivität vorgestellt. Es soll ein Einblick in dieses komplexe Ökosystem gegeben werden, durch den die Frage, ob und wo Korallenriffe sich gut als Küstenschutzmaßnahme eignen, beantwortet werden kann.

2. Die Lebensweise von Korallen

Seit über 250.000.000 Jahren besiedeln Korallen den Ozean (Hoegh-Guldberg, 1999) und sind seit Jahrhunderten eine wichtige Ressource für den Menschen (Lesser, 2004; Sheppard et al., 2018). Über 100 Länder haben Küstenlinien mit Korallenriffen (Moberg & Folke, 1999) und 15 % der Weltbevölkerung leben in maximal 100 km Entfernung zu ihnen (Hoegh-Guldberg, 1999). Neben Erholung sowie kulturellen und ästhetischen Vorteilen sind sie eine Nahrungsquelle und Existenzsicherung für mindestens 100 Millionen Menschen weltweit, hauptsächlich durch die Fisch- und Tourismusindustrie (Lesser, 2004). Zehn Prozent der vom Menschen konsumierten Fische entstammen Korallenriffen (Moberg & Folke, 1999), da ihre Produktivität sehr hoch ist (Polovina, 1984; Moberg & Folke, 1999). Auch für den Küstenschutz spielen sie eine wichtige Rolle und bieten somit diverse Ökosystemdienstleistungen, von denen viele Menschen abhängig sind (Hoegh-Guldberg, 1999; Lesser, 2004; World Bank, 2016; Sheppard et al. 2018). Moberg & Folke (1999) und Principe et al. (2012, nach Elliff & Silva, 2017) definieren die Bereitstellung erneuerbarer Ressourcen wie Fischerei, Küstenschutz und Regulierung von Erosionsprozessen, biogeochemische Dienstleistungen wie Stickstofffixierung und CO2 Kontrolle, und Informations- und Kulturdienstleistungen wie Tourismus und Freizeitmöglichkeiten als die wichtigsten Ökosystemdienstleistungen eines Korallenriffs.

Das größte und vermutlich bekannteste Korallenriff der Welt liegt bei Australien – das Great Barrier Reef, mit über 2100 km Länge (Hoegh-Guldberg, 1999). Australien selbst hat allerdings nur 17 % der weltweiten Korallenriffe, während der Pazifik und Südostasien Lebensraum für jeweils ca. 24-25 % bieten. Im Indischen Ozean leben 13 %, im Atlantik 10 % und an den Küsten des Nahen Ostens 6 % der weltweiten Korallenriffpopulation (World Bank, 2016). Je nach Evaluierungsmethode schwanken die Zahlen der Korallenriffbestände stark (Sheppard et al., 2018), so bedecken sie nach Spalding & Grenfell (1997) ca. 0,1 % des Meeresbodens (255.000 km²), nach Constanza et al. (1997, nach: Sheppard et al., 2018) weltweit 920.000 km², und nach Copper (1994) sogar 1.500.000 km², also 0,5 % des Meeresbodens. Die meisten Schätzungen des Korallenriffbestands bleiben jedoch bei etwa 0,1 % des Meeresbodens (Crossland et al. 1991; World Bank 2016). Die großen Schwankungen in den Einschätzungen liegen an der undeutlichen Definition, wo genau die Grenzen eines Korallenriffs liegen, und dem ständigen Bedarf an Daten, da Korallen und Korallenriffe immer noch ungenügend erforscht sind (Sheppard et al. 2018).

Korallenriffe sind hauptsächlich in den Tropen zu finden, obwohl es Korallenarten gibt, die bis zur Arktis oder Antarktis reichen können (Sebens, 1994). Kaltwasserkorallen wachsen in der Regel jedoch deutlich langsamer als Warmwasserkorallen und bilden daher keine Riffe (Sheppard et al., 2018). Der Großteil aller Korallenarten kommt in den Tropen im seichten Gewässer an der windwärts gerichteten Seite von Inseln und Kontinenten vor (World Bank, 2016) und bedeckt etwa 15 % der Flachwasserfläche, also des Meeresbodens von 0-30 cm Tiefe (Crossland et al., 1991). Je nach Strömungen können sich Korallen außerhalb der Tropen weiter ausdehnen oder auch innerhalb der Tropenzone weiter Richtung Äquator gedrängt werden (Sheppard et al. 2018).

Die Biodiversität von Korallenriffen ist sehr hoch und wird mit der Vielfalt des Regenwalds verglichen (Hoegh-Guldberg, 1999; Sebens, 1994). Etwa 25 % aller Meeresarten, darunter ein Drittel aller Fischarten, kommen nur in Korallenriffen vor und machen sie somit zu einer der biodiversesten Gesellschaft der Welt (Hutchings, 1986; Moberg & Folke, 1999; World Bank, 2016). Die Anzahl der Tiere und Pflanzen wird auf 600.000 bis über 9 000.000 geschätzt (Kowlton, 2001, nach: Sheppard et al., 2018).

Hauptsächlich werden drei Arten von Korallenriffen unterschieden: das Saumriff, das Barriereriff oder Wallriff und das Atoll (Lesser, 2004; Moberg & Folke, 1999; Sheppard et al., 2018). Ein Saumriff säumt eine Insel oder einen Kontinent, während ein Barriereriff durch eine zunehmende Entfernung zum Festland entsteht, beispielsweise durch ein Absinken der Insel oder ein Steigen des Meeresspiegels. Sobald ein schiffbarer Kanal zwischen Festland und Riff entstanden ist, kann von einem Barriereriff gesprochen werden. Wenn die Insel bereits im Meer versunken ist und nur ein Ring von Riffen um die zurückgebliebene Lagune bleibt, wird das Riff Atoll genannt (Sheppard et al., 2018).

Nicht alle Korallen sind riffbildend. Hauptsächlich Steinkorallen sorgen für ein Riffwachstum, während ahermatypische oder nicht riffbildende Korallen eher in der Tiefsee oder in höheren Breitengraden bei niedrigeren Temperaturen zu finden sind (Lesser, 2004; Sebens, 1994). Steinkorallen kommen hauptsächlich in Tiefen von 10 bis 20 m vor, können jedoch sogar bis unter 50 m Tiefe und auch an Polregionen existieren (World Bank, 2016). Sie wachsen im Gegensatz zu ahermatypischen Korallen vertikal und erschaffen so die Strukturen ganzer Riffe über Jahrtausende (Lesser, 2004; World Bank, 2016). Die geschätzte Wachstumsrate von Steinkorallen liegt bei 3 bis 15 mm pro Jahr (Lesser, 2004).

Korallenriffe sind in der Lage, ihr eigenes Substrat zu erschaffen. Sie bestehen aus Kalk, welcher schnell erodiert und durch die Erosion und die direkte Ablagerung der Sedimente zu einem Wachstum anstelle eines Rückgangs des Riffs führt (Sheppard et al., 2018). Die abgelagerten Sedimente, bestehend aus Calciumcarbonat-Skelettmaterial werden durch Algen und andere Lebewesen des Riffs in den Spalten der Steine festgehalten und stabilisiert (Sebens, 1994; Sheppard et al., 2018). Neben Steinkorallen sind die Riffoberflächen auch von achtstrahligen Korallen, Gorgonien und Weichkorallen besiedelt, welche flexibler sind und baumartig in die Höhe wachsen (Sebens, 1994).

Korallen reproduzieren sich durch asexuelle Fragmentierung. Sie stoßen Eier und Spermien in Bündeln aus, welche an der Wasseroberfläche platzen und so befruchtet werden. Diese so genannten „Mass Spawnings“ treiben in Wolken durch das Wasser und können je nach Strömung an neue Orte getragen werden, wo sie sich beispielsweise an ein leergefressenes oder zerstörtes Riff setzen und eine neue Population bilden können. Neben Strömungen können auch die Temperatur und die Qualität des Wassers während der Fortpflanzung die Struktur der neuen Generation maßgeblich verändern. (Sebens, 1994)

Nicht nur während der Fortpflanzungsphase sind Temperatur und gelöste Nährstoffe im Wasser sowie Salinität und Licht wichtige Einflussfaktoren für die Korallenpopulation (Sheppard et al. 2018; Hoegh-Guldberg, 1999). Unter 18°C gibt es nur noch wenige riffbildende Korallen und dementsprechend nur noch vereinzelte Korallen ohne Riffe (Hoegh-Guldberg, 1999). Korallenriffe existieren typischerweise in nähstoffarmen Gewässern mit einer Temperatur zwischen 18 bis 29°C und bei einer Salinität von 32‰ bis 40‰ (Elliff & Silva, 2017; McClanahan, 2002; Polovina, 1984; Veron, 1986, nach: Hoegh-Guldberg, 1999). Eine zu hohe Konzentration an gelösten Nährstoffen im Wasser kann sowohl zu einer verminderten Diversität der Riffe, als auch zu einem überproportionalen Wachstum der Zooxanthellen (einzelliger Algen) kommen, mit denen die Steinkorallen in Symbiose leben (Sebens, 1994; Sheppard et al. 2018). Vermehren sich diese auf der Koralle lebenden Zooxanthellen zu schnell, sorgen sie für ein Absterben ihrer symbiotischen Korallen (Sebens, 1994).

Durch die Symbiose werden die Algen mit Ammonium und Phosphaten versorgt und transferieren Säuren und Zucker, Produkte ihrer Photosynthese, an die Korallen. Aus diesem Grund ist Licht ein weiterer wichtiger Faktor für ein gesundes Korallenwachstum, da Photosynthese von den symbiotischen Algen betrieben wird. Bis zu 100 m Tiefe kommen diese Zooxanthellen vor und werden in größeren Tiefen von anders pigmentierten Algen ersetzt, die eine erhöhte Fähigkeit haben, Licht für die Photosynthese einzufangen. (Hoegh-Guldberg, 1999)

Die Symbiose versorgt die Korallen mit Energie, welche das Wachstum der Riffe ermöglicht und außerdem eine Existenz in Lebensräumen mit starker Sonneneinstrahlung erlaubt (Lesser, 2004). Korallen können bis zu 1000 Jahre alt werden (Hoegh-Guldberg, 1999) und so die bunten, produktiven Korallenriffe erschaffen, von denen der Mensch in vielerlei Hinsicht profitiert. Ihre Ökosystemdienstleistungen beschränken sich nicht nur auf Luxusgüter und Erholung, sondern auch auf einen wesentlichen Aspekt für die Küstenbewohner – den Küstenschutz (Hoegh-Guldberg, 1999; Lesser, 2004; World Bank, 2016; Sheppard et al. 2018).

3. Die natürliche Küstenschutzfunktion von Korallenriffen

Die Rolle von Korallenriffen im Küstenschutz wird oft von politischen Entscheidungsträgern unterschätzt und erfährt so nicht die Aufmerksamkeit, die sie verdienen würde (van Zanten et al., 2014). Korallenriffe schützen geschätzte 200 Millionen Menschen vor Risiken von Fluten und tragen einen wesentlichen Teil zur Erosionsvermeidung der Küsten bei (World Bank, 2016). Es ist allerdings immer noch unklar, bis zu welcher Entfernung zum Festland die Schutzfunktion durch die Korallenriffe hervorgerufen wird. Distanzen von 100 m bis zu 2000 m werden berücksichtigt und erschweren so eine detaillierte Einschätzung des Wertes der Schutzfunktion (van Zanten et al., 2014).

Eine Ökosystemdienstleistung von Korallenriffen zugunsten des Küstenschutzes ist die Begünstigung anderer Ökosysteme wie Mangroven oder Seegras, durch ihre Wirkung als physischer Puffer für Meeresströmungen (Hoegh-Guldberg, 1999; Moberg & Folke, 1999), welche die Küsten durch geringeren Sedimentverlust stabilisieren (World Bank 2016). Gleichzeitig gelten sie als Senken für organisches und anorganisches Material, sodass weiter seewärts gelegen nährstoffärmeres Wasser vorhanden ist, welches optimale Bedingungen für Korallenriffe bietet (Moberg & Folke, 1999). Diese wiederum produzieren Sediment, welches durch Mangroven und Seegras stabilisiert wird und für eine Erhaltung der Küste sorgt und somit zum Küstenschutz beiträgt (Moberg & Folke, 1999; World Bank, 2016).

Ein weiterer wichtiger Aspekt im Küstenschutz ist die Funktion der Korallenriffe als natürliche Wellenbrecher (World Bank, 2016; van Zanten et al., 2014). Sie entziehen den Wellen Energie und sorgen so für Schutz vor Sturmschäden, Erosion und Fluten (Hoegh-Guldberg, 1999; World Bank, 2016; van Zanten et al., 2014). Das hydrodynamische Verhalten von niedrig aufragenden Wellenbrechern ist bereits gut charakterisiert und trifft auch auf Korallenriffe zu (Gallop et al., 2014; Sheppard et al., 2005). Diese absorbieren Wellenenergie sowohl durch das Wellenbrechen als auch durch den Widerstand der Riffstrukturen (van Zanten et al., 2014). Nach Ferrario et al. (2014) können Korallenriffe die Wellenenergie global durchschnittlich um 97 % und die Wellenhöhe um 84 % reduzieren. Die Wassertiefe des Korallenriffs spielt dabei eine entscheidende Rolle, Korallen bis zu 5 m Tiefe sind die hauptsächlich beeinflussenden Faktoren für die Wellenenergiedissipation (World Bank, 2016).

Je flacher das Wasser, beziehungsweise je näher an der Oberfläche die Korallen, desto mehr Wellenenergie kann abgeleitet werden. Die Wassertiefen können nach Tiden und auch Saison, sowie intrajährlichen Events wie Änderungen des atmosphärischen Drucks variieren. Normalerweise sind die Wassertiefen am äußersten Riffkamm oder dem Algenrücken am flachsten. Bei niedrigem Wasser führen hauptsächlich kurze Periodenwellen einen Teil der Wellenenergie über das Riff hinweg, bei höheren Wasserständen auch längere Periodenwellen wie beispielsweise Windwellen. (World Bank, 2016)

Ein wichtiger, die Wellenenergiedissipation beeinflussender Faktor ist die Oberflächenrauheit der Korallen. Der Widerstand eines Riffs mit Korallenformationen die größer als 30 cm sind, ist etwa zehnmal so stark wie der eines sandigen Bodens oder Pflasters. Die Korallenstruktur ist also besonders wichtig für die Wellenabschwächung, da die Riffoberflächen die größte Reibung erzeugen. Eine geringere Komplexität der Riffstruktur durch Stürme oder Erosion sowie durch anthropogenen Einfluss wie Zerstörung durch Ankerwurf oder Tourismus, führt zu weniger Oberflächenrauheit (ebd.). Auch die Korallenbleiche (siehe Kapitel 4, „Natürliche und anthropogene Gefährdungen für Korallenriffe), die zu einer erhöhten Mortalität und somit zu einem Rückgang des Korallenriffs führt, zieht eine verringerte Oberflächenrauheit nach sich (Elliff & Silva, 2017; World Bank, 2016).

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