Tekoaltaat ja hylyn upotus: elinympäristöjen rakentamista vai kalojen lainausta?

Toukokuun 17. päivän aamuna vuonna 2006, 911-jalkainen lentotukialus USS Oriskany liukui Meksikonlahden pinnan alle seitsemän mailia Pensacolasta, Floridasta, alle 37 minuutissa. Se asettui merenpohjalle 212 jalan syvyyteen, ja siitä tuli suurin alus, joka on koskaan tarkoituksellisesti upotettu tekoaltaaksi Amerikan vesillä. Kuukausien kuluessa merentutkimukset osoittivat amberjackin, meriahvenen ja lapiohauen saapumisen rungon yläosiin. Kolmen vuoden sisällä hylky isännöi kaupallisesti merkittävien lajien kutupopulaatioita ja houkutteli vuosittain yli 15 000 sukeltajaa.

Oriskanyn tarina on pakottava symboli käytännölle – hylkyjen upottaminen merielinympäristön luomiseksi – joka on samanaikaisesti tieteellisesti monimutkaisempi ja ekologisesti vivahteikkaampi kuin sen mainoskirjallisuus yleensä myöntää. Keinotekoisen riutan käyttöönotto on laajentunut maailmanlaajuisesti neljän viime vuosikymmenen aikana, kattaten uponneet alukset, betonimoduulit, louhoskiven ja veistokselliset asennukset utilitaarisista teatterillisiin. Näiden rakenteiden todellisen vaikutuksen selvittäminen meriekosysteemeihin – toisin kuin se, mitä niiden puolestapuhujat väittävät niiden tekevän – edellyttää tutustumista yhteen merikalastustieteen kestävimmistä kiistoista: tuotanto- vs. vetovoimakeskusteluun.

Tuotanto- vs. Vetovoimakysymys

Keskeinen tieteellinen kysymys keinotekoisista riutoista on petollisen yksinkertainen: kun kalat kerääntyvät käyttöönotetun rakenteen ympärille, kasvaako kalojen kokonaismäärä ekosysteemissä (tuotanto), vai siirtyvätkö samat kalat yksinkertaisesti luonnollisista elinympäristöistä keinotekoiseen rakenteeseen (vetovoima)? Vastaus on äärettömän tärkeä hallinnoinnin kannalta. Jos keinotekoiset riutat ensisijaisesti houkuttelevat ja keskittävät kaloja ympäröiviltä luonnollisilta riutoilta, niiden käyttöönotto voi vahingoittaa kalakantoja tekemällä kalojen paikantamisesta ja pyytämisestä helpompaa – ilmiö, jota joskus kutsutaan kalojen keräämiseen tähtääväksi kalastukseksi – antamatta samalla mitään nettovaikutusta ekosysteemiin. Jos ne todella tuottavat uusia kaloja tarjoamalla asettumisalueita, ruokaresursseja ja suojaa, jotka aiemmin puuttuivat vesipatsaasta pehmeän sedimentin yläpuolelta, ne edustavat oikeutettua kalastuksen parantamisen työkalua.

James Bohnsack, NOAA:n kalabiologi, kehitti tätä kahtiajakautumista vaikutusvaltaisimmin työssään, josta tuli alan perusta. Bohnsack tarkasteli nopeita kolonisaationopeuksia, korkeita kalatiheyksiä ja kohonnutta saalista yksikköä kohti, jotka havaittiin keinotekoisilla riutoilla, ja väitti, että nämä havainnot olivat yhtä lailla yhdenmukaisia vetovoiman kuin tuotannon kanssa. Hän ehdotti, että elinympäristöjen rajoitus pikemminkin kuin populaatiorajoitus saattaisi olla toiminnassa oleva mekanismi: kalat saattavat siirtyä keinotekoisille riutoille, koska luonnolliset riuttaelinympäristöt olivat jo kyllästyneet – mikä tukisi tuotantohypoteesia – mutta sama havainto oli yhdenmukainen yksinkertaisen mieltymyksen kanssa uudelle rakenteelle riippumatta mistään populaatiotason vaikutuksesta. Hänen muodollinen käsittely merialueiden soveltamisesta riuttakalastuksen hallintaan loi kriittisen hallintoperiaatteen, joka tukee kaikkea myöhempää keskustelua: keinotekoisen riutan suojeluarvo riippuu täysin siitä, suojellaanko sen aggregagoitunutta kalakantaa kalastukselta vai tehdäänkö se vain helpommin pyydystettäväksi [1].

Matemaattiset työkalut tuotanto- ja vetovoimavaikutusten muodolliseen erotteluun kehittivät Osenberg ja kollegat vuonna 2002 *ICES Journal of Marine Science* -lehdessä julkaistussa artikkelissa, joka esitteli kvantitatiivisen viitekehyksen kalatiheysmuutosten yhdistämiseksi keinotekoisilla riutoilla kuhunkin mekanismiin [2]. Yhdistämällä demografisia parametreja – kasvua, kuolleisuutta ja liikkumisnopeuksia – runsaustutkimuksiin sekä keinotekoisilla että luonnollisilla riutoilla, viitekehys pystyi arvioimaan, mikä osuus mistä tahansa havaitusta tiheyden lisääntymisestä edusti todellista populaation lisäystä. Sovellettuna useiden hyvin tutkittujen riuttajärjestelmien tietoihin, lähestymistapa viittasi siihen, että molemmat mekanismit toimivat samanaikaisesti, ja että niiden välinen tasapaino vaihtelee huomattavasti riutan suunnittelun, sijainnin ja ympäröivän elinympäristön kontekstin mukaan [2].

Brickhill, Lee ja Connolly laajensivat tätä havaintoa vuoden 2005 *Journal of Fish Biology* -katsauksessaan, joka syntetisoi väliin jääneiden vuosien metodologiset edistysaskeleet [3]. He tunnistivat kaksi keskeistä suunnittelumuuttujaa, jotka siirtävät tasapainoa tuotantoa kohti: keinotekoisten riuttojen sijoittaminen alueille, joilla on todellisia elinympäristövajeita (eli pehmeäsedimenttimantereiden yläpuolelle kaukana luonnollisista riutoista), ja riittävän sisäisen monimutkaisuuden omaavien rakenteiden suunnittelu tukemaan saalistaja selkärangattomia sekä kalojen turvapaikkoja. Rakenteet, jotka sijoitetaan välittömästi olemassa olevien luonnollisten riuttojen viereen jo ennestään runsaasti elinympäristöä sisältäviin ympäristöihin, toimivat todennäköisimmin ensisijaisesti houkuttimina; ne, jotka sijoitetaan rakenteellisesti köyhiin ympäristöihin, omaavat suurimman potentiaalin todellisille tuotantohyödyille [3].

Ekologisten prosessien hyödyntäminen suunnittelussa

Margaret Millerin vuoden 2002 *ICES Journal of Marine Science* -artikkeli ekologisista prosesseista keinotekoisissa riuttasuunnittelussa syntetisoi biologiset mekanismit, jotka ohjaavat eliöyhteisön kehitystä kovilla pohjilla, ja kuvasi käytännön hallinnollisia johtopäätöksiä [4]. Miller korosti, että keinotekoisten riuttojen kolonisaatio noudattaa samoja sukkessio-prosesseja kuin luonnollisten riuttojen kehitys: pioneeriset selkärangattomat kolonisaattorit – sammaleläimet, hydroidit, serpuliidimadot – luovat mikroelinympäristön monimutkaisuutta, joka tukee toissijaisia kolonisaattoreita, kuten sieniä ja pehmeitä koralleja, jotka puolestaan houkuttelevat kaloja, jotka tekevät riutoista ekologisesti ja taloudellisesti tuottavia.

Tämän sukkession vaatima aika ei ole merkityksetön. Äskettäin asennetut rakenteet tukevat tyypillisesti kalayhteisöjä viikkojen kuluessa, mutta kuorittavien selkärangattomien yhteisöt, jotka tukevat riutan ravintorakennetta, vaativat vuosia tai vuosikymmeniä saavuttaakseen luonnollisten riuttojen monimutkaisuuden. Hallinnollisilla päätöksillä – erityisesti sillä, suojellaanko keinotekoisia riuttoja kalastukselta tämän sukkessiovaiheen aikana – on merkittäviä vaikutuksia yhteisön kehityksen kulkuun. Miller väitti, että keinotekoisia riuttoja ei tulisi käsittää staattisiksi objekteiksi, vaan niitä tulisi hallinnoida siten, että niiden hallinnointi kehittyy rinnakkain niiden ekologisen kehityksen kanssa [4].

Rakenteellinen karkeus – riutan kolmiulotteinen pinnan monimutkaisuus – on vahvin arkkitehtoninen ennustaja kalayhteisön monimuotoisuuden ja runsauden suhteen. Monimutkaiset rakenteet, joissa on aukkoja, ulokkeita ja kapeita läpikulkuväyliä, tarjoavat suojaa saalistajilta nuorille kaloille, luoden de facto -tietämysympäristön, joka lisää rekrytointia. Tämä on johtanut erityisesti suunniteltujen riuttayksikköjen kehittämiseen – kuusikulmaiset betonimoduulit, riuttapallot ja omaomistusmallit – jotka maksimoivat pinta-alan ja sisäisen monimutkaisuuden suhteessa rakennuskustannuksiin. Yksinkertaiset betoniharkot tai kivikasaumat, vaikka ne ovatkin toiminnallisesti parempia kuin paljas sedimentti, suorittavat huonommin kuin erityisesti suunnitellut moduulit käytännöllisesti katsoen kaikilla biologisilla mittareilla.

USS Oriskany: Ympäristön valmistelu käytännössä

Oriskanyn valmistelu ennen upotusta oli kattavin ympäristön kunnostus, joka on koskaan suoritettu alukselle Yhdysvaltain vesillä, ja se heijastaa Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston (EPA) parhaita käytäntöjä keinotekoisten riuttojen luomiseen tarkoitettujen alusten valmistelussa, jotka viimeisteltiin vuonna 2006. Neljän vuoden aikana ennen upotusta urakoitsijat poistivat noin 700 tonnia vaarallista materiaalia: polykloorattuja bifenyylejä (PCB:itä) sähkökaapeleista ja kondensaattoreista, asbestia eristys- ja palonsuoja-aineista, öljyjäämiä polttoainesäiliöistä ja raskasmetalleja maaleista ja koneistosta.

PCB-saaste vaati muodollisen ekologisen riskin arvioinnin ja EPA:n hyväksynnän myrkyllisten aineiden valvontalain mukaisesti. Arvioinnissa todettiin, että jäljellä olevat PCB-pitoisuudet materiaaleissa, joita ei ollut taloudellisesti mahdollista poistaa, aiheuttivat hyväksyttäviä ekologisia riskejä suunnitellussa syvyydessä ja paikassa, ottaen huomioon laimennuksen, sedimentin hautautumisen ja teräskantaan sidottujen PCB:iden biosaatavuuden rajat. Hyväksyntä oli ehdollinen ja kiistanalainen, ja ympäristöjärjestöt väittivät, että jälkisaaste edusti kohtuutonta pitkän aikavälin riskiä pohjaeläinyhteisöille, jotka asettuisivat rungolle.

Oriskanyn vuosikymmeniä kestänyt biologinen seuranta on tuottanut tuloksia, jotka vastaavat pääpiirteissään ennusteita suurelle, monimutkaiselle rakenteelle, joka on sijoitettu suhteellisen vähävaraiselle hiekka-alustalle. Kalalajien lajirikkaus ja biomassat paikan päällä ylittävät selvästi pehmeäsedimenttialueiden vertailuarvot ja verrattavissa alueen luonnollisiin matalan profiilin kalkkikiviriuttoihin. Punaevä-ahvenen (*Lutjanus campechanus*) kutupopulaatioita on dokumentoitu paikalla – ekologisesti merkittävää, koska punaevä-ahvenen kerääntymisalueet Meksikonlahdella rajoittavat kaupallisesti tärkeän ja historiallisesti ylikalastetun lajin elinympäristöä. Sitä, edustavatko nämä kerääntyneet yksilöt muualta houkuteltuja kaloja vai paikallisten saalisaarteiden tukemia uusia yksilöitä, ei ole virallisesti ratkaistu – heijastaen laajempaa tuotanto-vetovoima-epävarmuutta, jonka Osenberg et al. systematisoivat [2].

MUSA: Tekoaltaat taiteena

Keinotekoisen riutan suunnittelun toisessa ääripäässä on Museo Subacuático de Arte (MUSA) Cancúnin edustalla, Meksikossa – vedenalainen veistospuutarha, jossa on noin 500 luonnollisen kokoista ihmishahmoa, brittiläisen kuvanveistäjä Jason deCaires Taylorin luomia ja asennettuina neljästä kahdeksaan metrin syvyyteen Cancúnin kansallisen meripuiston viereen. MUSA edustaa tietoisesti kulttuuriekoturismin ja riutan luomisen yhdistelmää: veistokset on tarkoituksellisesti suunniteltu edistämään korallin kolonisaatiota korkean pH:n omaavalla meribetodialustalla.

Suunnitelman mukaisesti MUSA palvelee useita toimintoja samanaikaisesti. Taiteellisena installationa se houkuttelee snorklaajia ja sukeltajia pois viereisestä luonnollisesta riuttajärjestelmästä, vähentäen antropogeenistä painetta puiston koralliyhteisöihin. Keinotekoisena riuttana se on kehittänyt mittanäytekelpoisia kalayhteisöjä ja korallin peittävyyttä ensimmäisistä asennuksista lähtien vuonna 2009. Suojelukommunikaatiovälineenä se on tuottanut merkittävää kansainvälistä mediakattavuutta Cancúnin riuttajärjestelmälle ja laajemmin merensuojelulle.

Biologiset tulokset ovat vaatimattomia kunnianhimoisiin tavoitteisiin nähden: neljän tai kahdeksan metrin syvyydessä veistokset ovat alueella, johon turistien aaltoilu, aurinkovoiteen saastuminen ja rannikon valumisen aiheuttama rehevöityminen vaikuttavat eniten. Korallien kolonisaatio on ollut paikoin, ja kalayhteisön monimuotoisuus on edelleen alhaisempi kuin vastaavalla luonnollisella riutalla paikalla. Kuitenkin sukelluspaineen väheneminen luonnonpuiston riutalla – ensisijainen suojelutavoite – näyttää olevan osittain saavutettu, sillä matkanjärjestäjät ilmoittavat MUSA-kohteiden kattavan merkittävän osan sukeltajakäynneistä, jotka muuten keskittyisivät luonnolliseen riuttajärjestelmään.

Ympäristön valmisteluprotokollat: Mitä tiede vaatii

Oriskanyn, MUSAn ja useiden vuosikymmenten keinotekoisten riuttojen tieteen oppitunnit on konsolidoitu yhä tiukempaan valmistelu- ja sijoitteluprotokolliin. Keskeiset ohjeet Yhdysvaltain EPA:lta, NOAA:lta ja International Artificial Reef Conferencelta käsittelevät neljää pääaluetta.

Vaarallisten aineiden poistaminen on neuvoteltavissa olevan aluksille. Öljy, PCB:t, asbesti, tributyylitina-antifouling-maali ja ammukset on poistettava tai sinetöitävä ennen upottamista. Muun kuin alusrakenteiden osalta rakennusmateriaaleista – erityisesti kierrätysmateriaaleista, kuten lentotuhkabetonista ja hiilenpolttotuotteista – ei saa olla liukenevia epäpuhtauksia, ja tämä on varmistettava standardoitujen liuottamismenetelmien avulla. Useat varhaiset keinotekoiset riuttaohjelmat käyttivät hiilituhkaa rakennemateriaalina olettaen, että tiivistäminen estäisi liukenemisen; myöhemmät tutkimukset osoittivat kohonneita raskasmetallipitoisuuksia päällystyssedimenteissä ja biologisissa kudoksissa, mikä johti hiilipohjaisten riuttamateriaalien moratorioihin useilla lainkäyttöalueilla.

Sijoittelu on tasapainotettava ekologisen mahdollisuuden, navigointiturvallisuuden, kalastuksenhoitotavoitteiden ja sedimentin vakauden kanssa. Rakenteet, jotka sijoitetaan voimakkaiden pohjavirtojen alueille, vaarantavat hautautumisen hiekan siirtymisen alle; ne, jotka ovat laivaväylillä, luovat navigointivaaroja; ne, jotka ovat suoraan olemassa olevien korkealaatuisten luonnollisten riuttojen vieressä, voivat toimia ensisijaisesti houkuttimina pikemmin kuin tuottajina [3]. Elinympäristövajeanalyysi – arviointia siitä, onko ehdotetulla sijaintialueella sellaista kovaa alusta, joka muuten rajoittaisi kalapopulaation kokoa – vaaditaan yhä useammin osana lupaprosessia hyvin hallinnoiduilla alueilla.

Seurantavaatimuksia on kiristetty varhaisten ohjelmien suurten epäonnistumisten jälkeen, joissa materiaaleja käytettiin ilman myöhempää biologisten tulosten arviointia. Standardoidut seurantaprotokollat sisältävät nyt pohjaviitetutkimukset bentisten yhteisöjen koostumuksesta ennen käyttöönottoa, jota seuraa vuotuiset kala- ja selkärangattomien tutkimukset johdonmukaisella menetelmällä – tyypillisesti videopohjaisella tai SCUBA-visuaalisella laskuennustuksella – vähintään viidenstä kymmeneen vuotta käyttöönoton jälkeen.

Kalastuksenhallinnan integrointi on kenties kriittisin ja useimmin laiminlyöty elementti. Keinotekoinen riutta ilman siihen liittyviä kalastusrajoituksia korkean kalastuspaineen alueilla, kuten Bohnsackin työ osoitti, toimii todennäköisesti kalojen keruulaitteena, joka helpottaa houkutellun yhteisön peräkkäistä ehtymistä [1]. Alueet, jotka jakavat keinotekoiset riutat kalastuskieltoalueiksi alkuperäisen kehitysvaiheen aikana – siirtyen hallittuun pääsyyn, kun yhteisön kehitys on vakiintunut – raportoivat johdonmukaisesti parempia pitkän aikavälin ekologisia tuloksia kuin alueet, joilla on rajoittamaton pääsy heti alusta alkaen [4].

Tase

Keinotekoiseet riutat ja hylkyjen upotukset täyttävät tieteellisesti oikeutetun, ekologisesti ehdollisen ja valtavan suositun niche-alan merensuojelussa ja virkistyksessä. Oikeissa olosuhteissa – elinympäristököyhät sijoituspaikat, perusteellinen ympäristövalmistelu, tarkoitukseen suunniteltu rakenteellinen monimutkaisuus, suojattu pääsy kehitysvaiheen aikana ja integrointi laajempaan kalastuksenhoitoon – ne osoittavat lisäävänsä paikallista kalojen biologista monimuotoisuutta ja runsautta ja tarjoavat todellisia ekosysteemipalveluja. Vääryydellisissä olosuhteissa – nykyisten luonnollisten riuttojen läheisyys, puutteellinen vaarallisten aineiden poisto, rajoittamaton kalastus pääsy käyttöönotosta lähtien – ne voivat keskittää kaloja helpompaa saalistusta varten, vuodattaa epäpuhtauksia herkkiin pohjaeläinyhteisöihin ja luoda väärän varmuuden siitä, että insinööritaito voi korvata elinympäristöjen suojelun.

Tuotanto vs. viehätys -kysymys, jonka Osenberg et al. [2] antoivat matemaattisen tarkkuuden ja Brickhill et al. [3] synthesisoivat, ei ole lopullisesti ratkaistu populaatiotasolla – eikä ehkä koskaan ratkea, ottaen huomioon yksittäisten kalojen liikkeiden seuraamisen logistiset vaikeudet kyseisillä maisema-alueilla. Se, minkä kertyneet tieteelliset tiedot kuitenkin vakaasti osoittavat, on, että molemmat mekanismit toimivat, niiden välinen tasapaino määräytyy suunnittelu- ja hallintaprosesseilla ennen käyttöönottoa ja sen jälkeen, ja minkä tahansa keinotekoisen riutan suojeluarvo määräytyy siten pikemmin sitä ympäröivien hallintapäätösten kuin kolonisaation biologian perusteella.

Hylkysukeltaja, joka nousee vedestä täynnä gorgoniakoralleja, kalaparvia ja kuorittavia sieniä, todistaa todellisen ekologisen ilmiön – kova rakenne piirteettömässä merenpohjassa muuttaa todistettavasti sen yläpuolista biologista yhteisöä. Tiede pyytää meitä vastustamaan automaattista päätelmää, että tämä muutos merkitsee suojeluhyötyä. Se, tapahtuuko näin, riippuu suunnittelutoimistoissa ja kalastuksenhallintaneuvostoissa tehdyistä päätöksistä – ei kolonisaation itsensä upeasta biologiasta.