Hannover. Sie wachsen rasant, speichern große Mengen Kohlendioxid und bieten zahllosen Meerestieren Schutz: Kelpwälder gelten als wahre Klimaschützer der Ozeane. Die riesigen Unterwasserwälder aus Braunalgen können bis zu 40 Meter hoch werden und gehören zu den produktivsten Ökosystemen der Erde. Doch weltweit verschwinden sie in alarmierendem Tempo. Forschende der Leibniz Universität Hannover (LUH) haben nun untersucht, wie sich diese wertvollen Lebensräume gezielt wiederansiedeln lassen und wie moderne KI-Technologie dabei helfen kann.Kelp wächst auf felsigem Untergrund entlang kühler Küstenregionen. Durch sein schnelles Wachstum bindet er große Mengen CO2 und trägt dazu bei, die Versauerung der Ozeane zu verringern. Außerdem wirken die dichten Algenwälder wie natürliche Wellenbrecher und schützen Küsten vor Erosion. Stirbt ein Teil der Algen ab und sinkt in die Tiefsee, kann das darin gespeicherte Kohlendioxid langfristig im Sediment eingeschlossen werden. Genau deshalb gelten Kelpwälder inzwischen als wichtige natürliche CO2-Speicher.

Um den dramatischen Rückgang der Bestände aufzuhalten, setzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit zunehmend auf Wiederaufforstungsprojekte. Doch diese gelten bislang als teuer und aufwendig. Traditionell werden junge Algenpflanzen von Tauchern einzeln am Meeresboden befestigt. Deutlich effizienter ist dagegen das sogenannte „Green-Gravel-Verfahren“: Dabei werden im Labor gezüchtete Kelpsporen auf kleine Steine aufgebracht, die anschließend im Meer verteilt werden. Die Idee dahinter wirkt beinahe simpel, doch der Erfolg hängt von entscheidenden Details ab.

Denn bevor sich die jungen Algen mit eigenen Haftorganen fest am Felsen verankern können, müssen die mit Kelp besiedelten Steinchen stabil an ihrem Platz bleiben. Werden sie von Wellen oder Strömungen zu früh verdriftet, landen sie möglicherweise in zu tiefen oder zu dunklen Bereichen. Die Folge: Die Wiederansiedlung scheitert.

Ein Forschungsteam des Ludwig-Franzius-Instituts für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen der Leibniz Universität Hannover hat deshalb untersucht, welche Bedingungen am Meeresboden nötig sind, damit die „Klimaschutz-Algenwälder“ erfolgreich anwachsen können. In speziellen Wellen- und Strömungskanälen analysierten die Forschenden systematisch, welche Kräfte nötig sind, um die Kelp-Stein-Systeme in Bewegung zu setzen.

Unterstützt wurde die Untersuchung durch KI-gestützte Videoanalyse. Die künstliche Intelligenz half dabei, exakt auszuwerten, wie sich die jungen Algen unter Wasser verhalten. Dabei zeigte sich: Bereits kleine Kelppflanzen wirken wie winzige Segel. Sie vergrößern die Angriffsfläche für Strömungen erheblich und machen die Steine deutlich instabiler.

Besonders überraschend war ein anderes Ergebnis: Nicht Größe oder Form der Steine entscheiden maßgeblich über den Erfolg, sondern vor allem die Beschaffenheit des Untergrunds. Auf rauem Meeresboden mit grobem Geröll verkeilen sich die Steinchen deutlich besser und halten wesentlich stärkeren Belastungen stand als auf glatten Flächen aus Fels oder Beton. Moderate Hangneigungen von bis zu 15 Prozent spielten dagegen eine vergleichsweise geringe Rolle, solange der Untergrund ausreichend rau war.

Auf Grundlage der gewonnenen Daten entwickelte das Team schließlich ein Berechnungsmodell, das vorhersagen kann, welches Gewicht die besiedelten Steine an einem bestimmten Standort benötigen. Damit lässt sich künftig bereits im Vorfeld berechnen, ob die Steinchen den örtlichen Wellenbedingungen standhalten und genügend lange stabil liegen bleiben.

Die Forschenden hoffen, dass sich Wiederansiedlungsprojekte dadurch präziser planen und erfolgreicher umsetzen lassen. Angesichts des weltweiten Verlusts der „Regenwälder der Meere“ könnte das ein wichtiger Schritt sein, um marine Lebensräume zu stabilisieren und natürliche CO2-Speicher langfristig zu sichern. RED