Künstliche Riffe & Versenkung von Wracks: Lebensraum oder Fischfang?

Am Morgen des 17. Mai 2006 glitt der 911 Fuß lange Flugzeugträger USS Oriskany in nur knapp 37 Minuten sieben Meilen südlich von Pensacola, Florida, unter die Oberfläche des Golfs von Mexiko. Er legte sich auf dem Meeresboden in 212 Fuß Tiefe ab und wurde zum größten Schiff, das jemals absichtlich als künstliches Riff in amerikanischen Gewässern versenkt wurde. Innerhalb weniger Monate dokumentierten Meeresuntersuchungen die Ankunft von Bernsteinmakrelen, Zackenbarschen und Spatenfischen an den oberen Bereichen des Rumpfes. Innerhalb von drei Jahren beherbergte das Wrack Laichansammlungen kommerziell wichtiger Arten und zog jährlich über 15.000 Taucherbesuche an.

Die Geschichte der Oriskany ist ein überzeugendes Symbol für eine Praxis – die Wrackversenkung zur Schaffung von Meereslebensräumen –, die gleichzeitig wissenschaftlich komplizierter und ökologisch nuancierter ist, als ihre Werbematerialien typischerweise zugeben. Der Einsatz von künstlichen Riffen hat in den letzten vier Jahrzehnten weltweit zugenommen und umfasst versunkene Schiffe, Betonmodule, Steinbruchsteine und skulpturale Installationen, die von utilitaristisch bis theatralisch reichen. Das Entwirren dessen, was diese Strukturen tatsächlich für Meeresökosysteme tun – im Gegensatz zu dem, was ihre Befürworter behaupten –, erfordert die Auseinandersetzung mit einer der dauerhaftesten Kontroversen in der Meeresfischereiwissenschaft: der Produktions- versus Attraktionsdebatte.

Die Produktions- versus Attraktionsfrage

Die zentrale wissenschaftliche Frage zu künstlichen Riffen ist trügerisch einfach: Wenn sich Fische um eine eingesetzte Struktur versammeln, erhöht sich dann die Gesamtzahl der Fische im Ökosystem (Produktion), oder werden dieselben Fische einfach von natürlichen Lebensräumen zur künstlichen Struktur umverteilt (Attraktion)? Die Antwort ist für das Management von enormer Bedeutung. Wenn künstliche Riffe hauptsächlich Fische von umliegenden natürlichen Riffen anziehen und konzentrieren, kann ihr Einsatz der Fischerei schaden, indem er Fische leichter auffindbar und fangbar macht – ein Phänomen, das manchmal als Aggregationsfischerei beschrieben wird –, während er keinen Netto-Ökosystemnutzen bietet. Wenn sie tatsächlich neue Fische produzieren, indem sie Siedlungshabitate, Nahrungsquellen und Schutz bieten, die zuvor in der Wassersäule über Weichsediment fehlten, stellen sie ein legitimes Instrument zur Verbesserung der Fischbestände dar.

James Bohnsack, ein NOAA-Fischereibiologe, formulierte diese Dichotomie am einflussreichsten in Arbeiten, die grundlegend für das Fachgebiet wurden. Bohnsack untersuchte die schnellen Besiedlungsraten, hohen Fischdichten und erhöhten Fangertrag pro Aufwand, die an künstlichen Riffen beobachtet wurden, und argumentierte, dass diese Beobachtungen sowohl mit Attraktion als auch mit Produktion vereinbar waren. Er schlug vor, dass Habitatbegrenzung und nicht Populationsbegrenzung der wirksame Mechanismus sein könnte: Fische könnten zu künstlichen Riffen wandern, weil natürliche Riffhabitate bereits gesättigt waren – was eine Produktionshypothese stützen würde –, aber dieselbe Beobachtung war auch mit einer einfachen Präferenz für neue Strukturen unabhängig von einem populationsbezogenen Effekt vereinbar. Seine formale Behandlung von Meeresschutzgebieten für das Riff-Fischereimanagement etablierte das kritische Governance-Prinzip, das jede nachfolgende Diskussion untermauert: Der Schutzwert eines künstlichen Riffs hängt ausschließlich davon ab, ob seine aggregierte Fischpopulation vor Fischfang geschützt oder lediglich leichter fangbar gemacht wird [1].

Die mathematischen Werkzeuge zur formalen Zerlegung von Produktions- und Attraktionseffekten wurden von Osenberg und Kollegen in einem Papier des *ICES Journal of Marine Science* aus dem Jahr 2002 entwickelt, das einen quantitativen Rahmen zur Zuordnung von Fischdichteänderungen an künstlichen Riffen zu jedem Mechanismus einführte [2]. Durch die Kombination demografischer Parameter – Wachstums-, Mortalitäts- und Bewegungsraten – mit Abundanzuntersuchungen an künstlichen und natürlichen Riffen konnte der Rahmen schätzen, welcher Anteil einer beobachteten Dichteerhöhung eine echte Populationszunahme darstellte. Angewendet auf Daten aus mehreren gut untersuchten Riffsystemen, deutete der Ansatz darauf hin, dass beide Mechanismen gleichzeitig wirken und dass das Gleichgewicht zwischen ihnen stark je nach Riffdesign, Standort und umgebendem Habitatkontext variiert [2].

Brickhill, Lee und Connolly erläuterten diese Erkenntnis in einer Rezension im *Journal of Fish Biology* aus dem Jahr 2005, die die methodischen Fortschritte der Zwischenjahre zusammenfasste [3]. Sie identifizierten zwei wichtige Designvariablen, die das Gleichgewicht in Richtung Produktion verschieben: die Bereitstellung künstlicher Riffe in Gebieten mit echtem Habitatdefizit (d. h. über weichen Sedimentebenen weit entfernt von natürlichen Riffen) und das Design von Strukturen mit ausreichender innerer Komplexität, um sowohl Beutetiere als auch Rückzugsräume für Fische zu unterstützen. Strukturen, die unmittelbar neben bestehenden natürlichen Riffen in bereits habitatreichen Umgebungen eingesetzt werden, fungieren höchstwahrscheinlich hauptsächlich als Attraktoren; solche, die in strukturell armen Umgebungen eingesetzt werden, haben das größte Potenzial für echte Produktionsgewinne [3].

Ökologische Prozesse zur Gestaltung

Margaret Millers Artikel aus dem *ICES Journal of Marine Science* von 2002 über ökologische Prozesse im Design künstlicher Riffe fasste die biologischen Mechanismen zusammen, die die Sukzession von Gemeinschaften auf harten Substraten steuern, und leitete praktische Managementimplikationen ab [4]. Miller betonte, dass die Besiedlung künstlicher Riffe denselben Sukzessionsprozessen folgt wie die Entwicklung natürlicher Riffe: Pionier-Invertebratenbesiedler – Bryozoen, Hydroide, Serpulide – schaffen mikrohabitatale Komplexität, die sekundäre Besiedler wie Schwämme und Weichkorallen unterstützt, die wiederum die Fischgemeinschaften anziehen, die Riffe ökologisch und ökonomisch produktiv machen.

Die für diese Sukzession benötigte Zeit ist nicht unerheblich. Neu installierte Strukturen unterstützen typischerweise innerhalb weniger Wochen Fischgemeinschaften, aber die verkrustenden Wirbellosengemeinschaften, die die trophische Struktur des Riffs untermauern, benötigen Jahre bis Jahrzehnte, um die Komplexität natürlicher Riffe zu erreichen. Managemententscheidungen – insbesondere, ob künstliche Riffe während dieser Sukzessionsphase vor dem Fischfang geschützt werden sollen – haben erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung der Gemeinschaft. Miller argumentierte, dass künstliche Riffe nicht als statische Objekte, sondern als Lebensräume betrachtet werden sollten, deren Management parallel zu ihrer ökologischen Entwicklung erfolgen muss [4].

Die strukturelle Rugosität – die dreidimensionale Oberflächenkomplexität eines Riffs – ist der stärkste architektonische Prädiktor für die Vielfalt und Häufigkeit von Fischgemeinschaften. Hochkomplexe Strukturen mit Hohlräumen, Überhängen und engen Passagen bieten jungen Fischen Schutz vor Raubtieren und schaffen so De-facto-Kinderstubenhabitate, die die Rekrutierung fördern. Dies hat zur Entwicklung speziell entworfener Riffeinheiten geführt – sechseckige Betonmodule, Riffkugeln und proprietäre kundenspezifische Designs –, die im Verhältnis zu den Baukosten die Oberfläche und interne Komplexität maximieren. Einfache Betonblöcke oder Schutthalden, obwohl funktionell überlegen gegenüber blankem Sediment, schneiden bei praktisch jeder biologischen Metrik schlechter ab als speziell entworfene Module.

Die USS Oriskany: Umweltvorbereitung in der Praxis

Die Vorbereitung der Oriskany vor der Versenkung war die umfassendste Umweltregulierung, die jemals auf ein Schiff in US-Gewässern angewendet wurde, und spiegelt die Best Practices der US-Umweltschutzbehörde (EPA) zur Vorbereitung von zur Schaffung künstlicher Riffe bestimmten Schiffen wider, die 2006 finalisiert wurden. Über vier Jahre vor der Versenkung entfernten Auftragnehmer etwa 700 Tonnen gefährlicher Materialien: polychlorierte Biphenyle (PCBs) aus Elektrokabeln und Kondensatoren, Asbest aus Isolations- und Brandschutzmaterialien, Erdölrückstände aus Treibstofftanks und Schwermetalle aus Farbsystemen und Maschinen.

Die PCB-Kontamination erforderte eine formelle ökologische Risikobewertung und EPA-Zulassung gemäß dem Toxic Substances Control Act. Die Bewertung ergab, dass die Rest-PCB-Konzentrationen in Materialien, die nicht wirtschaftlich entfernt werden konnten, aufgrund von Verdünnung, Sedimentablagerung und der eingeschränkten Bioverfügbarkeit von PCBs, die in versiegelten Stahlmatrizen gebunden waren, vertretbare ökologische Risiken in der geplanten Tiefe und am Standort darstellten. Die Genehmigung war konditionell und umstritten, wobei Umweltgruppen argumentierten, dass Restkontaminationen ein inakzeptables Langzeitrisiko für die benthischen Gemeinschaften darstellen würden, die den Rumpf besiedeln würden.

Die jahrzehntelange biologische Überwachung der Oriskany hat Ergebnisse geliefert, die die Vorhersagen für eine große, komplexe Struktur, die in relativ habitatarmen sandigen Substraten eingesetzt wird, weitgehend bestätigen. Der Fischartenreichtum und die Biomasse an diesem Standort übersteigen die Referenzwerte für weiche Sedimentstandorte erheblich und sind vergleichbar mit natürlichen, flachen Kalksteinriffen in der Region. Laichansammlungen von Roten Schnappern (*Lutjanus campechanus*) wurden an diesem Standort dokumentiert – ökologisch bedeutsam, da Scharfschützen-Aggregationsstandorte im Golf von Mexiko ein limitierender Lebensraum für eine kommerziell wichtige und historisch überfischte Art sind. Ob diese sich ansammelnden Individuen von anderswo angezogene Fische oder neue Rekruten darstellen, die durch die Nahrungsressourcen des Standorts unterstützt werden, ist nicht formal geklärt – was die umfassendere Unsicherheit bezüglich Produktion-Attraktion widerspiegelt, die Osenberg et al. formalisierten [2].

Das MUSA: Künstliche Riffe als Kunst

Am äußersten Ende des Spektrums künstlicher Riffdesigns liegt das Museo Subacuático de Arte (MUSA) vor Cancún, Mexiko – ein Unterwasserskulpturengarten von etwa 500 lebensgroßen menschlichen Figuren, geschaffen vom britischen Bildhauer Jason deCaires Taylor und in Tiefen von vier bis acht Metern neben dem Cancún National Marine Park installiert. MUSA stellt eine bewusste Verschmelzung von kulturellem Ökotourismus und Riffschaffung dar: Die Skulpturen sind speziell darauf ausgelegt, die Korallenbesiedlung durch ein hoch-pH-haltiges Meerbetonsubstrat zu fördern.

MUSA erfüllt bewusst mehrere Funktionen gleichzeitig. Als künstlerische Installation zieht es Schnorchler und Taucher vom angrenzenden natürlichen Riffsystem weg und reduziert so den anthropogenen Druck auf die Korallengemeinschaften des Parks. Als künstliches Riff hat es seit den ersten Installationen im Jahr 2009 messbare Fischgemeinschaften und Korallenbewuchs entwickelt. Als Instrument der Umweltschutzkommunikation hat es eine beträchtliche internationale Medienberichterstattung für das Riffsystem von Cancún und für den Meeresschutz im Allgemeinen erzielt.

Die biologischen Ergebnisse sind im Vergleich zu den Ambitionen bescheiden: In Tiefen von vier bis acht Metern liegen die Skulpturen in der Zone, die am stärksten von touristischen Wellenbewegungen, Sonnenschutzmittelverunreinigungen und Eutrophierung durch Küstenabflüsse betroffen ist. Die Korallenbesiedlung war fleckenhaft, und die Vielfalt der Fischgemeinschaften bleibt geringer als bei vergleichbaren natürlichen Riffen an diesem Standort. Die Reduzierung des Tauchdrucks auf das natürliche Parkriff – das primäre Naturschutzziel – scheint jedoch teilweise erreicht worden zu sein, wobei Reiseveranstalter berichten, dass MUSA-Standorte einen erheblichen Anteil der Taucherbesuche ausmachen, die sich sonst auf das natürliche Riffsystem konzentrieren würden.

Umweltvorbereitungsprotokolle: Was die Wissenschaft erfordert

Die Lehren aus der Oriskany, MUSA und mehreren Jahrzehnten der künstlichen Riffwissenschaft wurden in immer strengere Vorbereitungs- und Standortprotokolle zusammengefasst. Wichtige Leitlinien der US-EPA, NOAA und der International Artificial Reef Conference behandeln vier zentrale Bereiche.

Die Entfernung gefährlicher Materialien ist für Schiffe unerlässlich. Öl, PCBs, Asbest, Tributylzinn-Antifoulingfarbe und Munition müssen vor dem Sinken entfernt oder versiegelt werden. Bei Nicht-Schiffsstrukturen muss die Abwesenheit auslaugbarer Verunreinigungen aus Baustoffen – insbesondere recycelten Materialien wie Flugaschebeton und Kohleverbrennungsprodukten – durch standardisierte Auslaugungstests überprüft werden. Mehrere frühe Programme für künstliche Riffe verwendeten Kohleasche als Strukturmaterial, unter der Annahme, dass die Verdichtung das Auslaugen verhindern würde; spätere Studien fanden erhöhte Schwermetallkonzentrationen in überlagernden Sedimenten und biologischem Gewebe, was zu Moratorien für aschebasierte Riffmaterialien in mehreren Gerichtsbarkeiten führte.

Die Standortwahl muss das ökologische Potenzial mit der Navigationssicherheit, den Zielen des Fischereimanagements und der Sedimentstabilität in Einklang bringen. Strukturen, die in Gebieten mit starken Bodenströmungen eingesetzt werden, riskieren eine Vergrabung durch Sandverlagerung; solche in Schifffahrtswegen stellen Navigationsgefahren dar; solche, die direkt an bestehende hochwertige natürliche Riffe angrenzen, können primär als Attraktoren und nicht als Produzenten fungieren [3]. Eine Habitatdefizitanalyse – die prüft, ob das vorgeschlagene Gebiet einen Mangel an hartem Substrat aufweist, das sonst die Fischpopulationsgröße begrenzen würde – wird zunehmend als Teil des Genehmigungsverfahrens in gut regierten Jurisdiktionen gefordert.

Die Überwachungsanforderungen wurden nach den öffentlichkeitswirksamen Fehlern früherer Programme, die Materialien einsetzten, ohne die biologischen Ergebnisse anschließend zu bewerten, verschärft. Standardüberwachungsprotokolle umfassen nun Basisuntersuchungen der benthischen Gemeinschaftszusammensetzung vor dem Einsatz, gefolgt von jährlichen Fisch- und Wirbellosenuntersuchungen unter Verwendung konsistenter Methodik – typischerweise videobasiert oder SCUBA-Sichtzählungen – für mindestens fünf bis zehn Jahre nach dem Einsatz.

Die Integration des Fischereimanagements ist vielleicht das kritischste und am häufigsten vernachlässigte Element. Ein künstliches Riff ohne entsprechende Fischereibeschränkungen in Gebieten mit hohem Fischereidruck wird, wie Bohnsacks Werk gezeigt hat, wahrscheinlich als Fischsammler fungieren, der die sequentielle Erschöpfung der angezogenen Gemeinschaft erleichtert [1]. Gerichtsbarkeiten, die künstliche Riffe während einer anfänglichen Sukzessionsphase als Schongebiete ausweisen – mit Übergang zu verwaltetem Zugang, sobald die Gemeinschaftsentwicklung stabilisiert ist –, berichten durchweg über bessere langfristige ökologische Ergebnisse als solche mit uneingeschränktem Zugang vom ersten Tag an [4].

Die Bilanz

Künstliche Riffe und Wrackversenkungen nehmen in der Meeresschutz- und Freizeitbranche eine wissenschaftlich legitime, ökologisch bedingte und enorm populäre Nische ein. Unter den richtigen Bedingungen – habitatarmes Einsatzgebiet, gründliche Umweltvorbereitung, zweckgerichtete strukturelle Komplexität, geschützter Zugang während der Sukzession und Integration in ein umfassenderes Fischereimanagement – steigern sie nachweislich die lokale Fischbiodiversität und -häufigkeit und bieten echte Ökosystemleistungen. Unter den falschen Bedingungen – Nähe zu bestehenden natürlichen Riffen, unzureichende Entfernung gefährlicher Materialien, uneingeschränkter Fischereizugang von Beginn an – können sie Fische für einfachere Ernten konzentrieren, Schadstoffe in empfindliche benthische Gemeinschaften auslaugen und falsches Vertrauen erwecken, dass Ingenieurkunst den Lebensraumschutz ersetzen kann.

Die Frage nach Produktion versus Attraktion, die zuerst von Osenberg et al. [2] mathematisch fundiert und von Brickhill et al. [3] zusammengefasst wurde, ist auf Populationsebene nicht endgültig gelöst – und wird es vielleicht nie sein, angesichts der logistischen Schwierigkeiten, individuelle Fischbewegungen über die beteiligten Landschaftsskalen zu verfolgen. Was die gesammelte Wissenschaft jedoch feststellt, ist, dass beide Mechanismen wirken, das Gleichgewicht zwischen ihnen durch Design- und Governance-Entscheidungen vor und nach dem Einsatz bestimmt wird und der Schutzwert eines künstlichen Riffs daher nicht durch die Biologie der Besiedlung, sondern durch die Managemententscheidungen bestimmt wird, die es umgeben.

Der Taucher, der von einem Wrack aufsteigt, das von Gorgonienfächern, Schwarmfischen und krustenförmigen Schwämmen bedeckt ist, erlebt ein echtes ökologisches Phänomen – harte Strukturen auf einem unstrukturierten Meeresboden verwandeln die darüber liegende biologische Gemeinschaft nachweislich. Was die Wissenschaft von uns verlangt, ist, dem automatischen Schlusswiderstand zu leisten, dass diese Transformation einen Naturschutzgewinn darstellt. Ob dies der Fall ist, hängt von Entscheidungen ab, die in Planungsbüros und Fischereimanagementräten getroffen werden – und nicht von der spektakulären Biologie der Besiedlung selbst.