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Künstliche Algen werden den Ozean schützen

16.06.2017

Ein Team italienischer Forscher hat Kunststoffstrukturen entworfen, die Korallenalgen nachahmen, und sie in der Nähe echter Riffe im Nordwesten Italiens platziert. Dort werden sie Mikroorganismen vor der Ozeanversauerung schützen.

Winzige künstliche Algen „wachsen“ jetzt im Mittelmeer – „Beschützer“ der Natur, die Korallenriffen helfen, sich zu erholen. Sie sehen aus wie Korallenalgen und haben eine ähnliche Funktion wie sie – sie bilden Riffe.

„Korallenalgen sind besonders wichtig in flachen, gemäßigten Gewässern“, sagt die Forscherin Federica Ragazzola von der Public University of Portsmouth, Großbritannien. „Sie sind eine Art ‚Ökosystemingenieure‘, die zahlreichen Meeresarten Lebensraum bieten.“

Die Riffe, die Korallenalgen bilden, bestehen jedoch aus einer löslichen Form von Kalziumkarbonat, sodass sie sehr anfällig für Ozeanversauerung sind.

Federica Ragazzola entschied sich zusammen mit Forschern der italienischen Nationalagentur für neue Technologien, Energie und nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung (ENEA), herauszufinden, ob künstliche Algen riffbewohnende Organismen vor Ozeanversauerung schützen und zu einer „Plattform“ für diese werden könnten das natürliche Wachstum echter Korallenalgen.

Das Team entwickelte kleine Kunststoffstrukturen, die die Korallenalge Ellisolandia elongata nachahmen. Sie wurden in der Nähe von Korallenalgenriffen im Nordwesten Italiens platziert.

Nach einmonatiger Beobachtung stellten die Forscher fest, dass einige künstliche Riffe bereits Biofilme gebildet hatten – dünne Schichten aus viskoser Flüssigkeit, die Bakterien und Mikroalgen enthielten. Dies führte Biologen zu der Annahme, dass Meeresorganismen begannen, künstliche Algen zu besiedeln.

Innerhalb eines Jahres können einige Meeresarten künstliche Riffe „besiedeln“. Wenn dies geschieht, haben Biologen eine neue effektive Möglichkeit, kleine Organismen vor der Ozeanversauerung zu schützen. Und wenn das Wasser saurer wird, lösen sich die künstlichen Algen allmählich auf und erhöhen den pH-Wert im Riff, während das Meeresleben weiterhin geschützt wird.

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Das Highlight des Jahres war die Entwicklung der sogenannten Information Engine, angetrieben durch Informationen. Der Prototyp-Motor erledigte die Arbeit rein rechnerisch, ohne dafür Energie aufzuwenden. Leider funktioniert diese Entdeckung nur im Mikrokosmos.

Wir alle kennen ein solches Phänomen wie thermisches Rauschen. Im Normalzustand sind thermische Schwankungen zufälliger Natur und können keine nützliche Arbeit leisten. Sie können die Situation mit Hilfe von Feedback korrigieren - Informationen, die die "bremsenden" Schwingungen abschneiden und die "arbeitenden" Schwingungen beheben könnten. Dann würde der Motor jedes Mal nur nützliche Arbeit leisten, ohne Energie in Form von Kraftstoff dafür zu verbrauchen. Die Rolle des Kraftstoffs in einem solchen System würden Informationen spielen - dies ist ein System zur Bestimmung der perfekten Arbeit und Rückmeldung, die den Motor steuert.

Ein Team von Physikern der Simon Fraser University in Burnab, British Columbia, und dem Institute for Fundamental Questions (FQXi) führte ein Experiment durch, bei dem sich eine bakteriengroße Glasperle unter Verwendung von thermischem Rauschen und Informationen über ihre Position in eine bestimmte Richtung bewegte. Die Perle wurde in Wasser gelegt und in einer Laserfalle gefangen. Thermische Schwingungen von Wassermolekülen schoben die Perle in alle möglichen Richtungen, aber dank Messungen ihrer Position im Wasser und Feedback bewegte sich die optische Falle nur dann im Raum (und hielt die Perle auf einer neuen Ebene), wenn die Bewegung nach rechts ging Richtung.

Die Genauigkeit der Bestimmung der Position der Perle im Raum ließ viel zu wünschen übrig, und daher war die Arbeit der "Informations" -Engine gering. Die Effizienz des Motors konnte durch die Einbeziehung der sogenannten "Baes'schen Lösungsschätzung" in den Algorithmus gesteigert werden - ein statistisches Verfahren, das die neue Position der Raupe weitgehend vorhersagte, anstatt sie zu messen.

Tatsächlich war der "Treibstoff" eines solchen Motors nur eine durch Messung erhaltene Information über die ungefähre Position des Wulstes, ein Berechnungsalgorithmus, der den Messfehler reduziert, und ein Rückkopplungsmechanismus, der den Wulst (die geleistete Arbeit) auf einem neuen Niveau fixiert . Der Prozess der Durchführung der Arbeit wurde durch thermisches Rauschen durchgeführt. Sie können sagen, es ist kostenlos. Jetzt denken Wissenschaftler über Experimente nach, wie man ähnliche Arbeiten mit anderen Lärmquellen durchführen kann. Wenn alles klappt, wird es möglich sein, Energie aus Quellen zu beziehen, von denen die Welt noch nicht geträumt hat.

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