Biologo marino con una missione
Le barriere coralline soffrono a causa dei cambiamenti climatici. Ulrike Pfreundt vuole utilizzare le strutture ecologiche della stampante 3D per creare barriere artificiali che forniscano nuovi habitat per coralli più resistenti.
Ulrike Pfreundt ama pensare in grande e sa cosa vuole. "Se gli oceani del mondo continueranno a riscaldarsi senza controllo, oltre il 90% di tutte le barriere coralline rischierà di estinguersi entro il 2050: voglio fare qualcosa al riguardo", afferma la 34enne ricercatrice tedesca.
Il biologo è visibilmente rattristato dal fatto che le comunità dai colori sgargianti stanno scomparendo. I coralli devono i loro magnifici colori alle alghe simbiotiche che vivono nei loro tessuti e forniscono loro cibo. Se l'acqua diventa troppo calda, i coralli rifiutano le alghe, si sbiancano e col tempo muoiono di fame.
"Poiché le barriere coralline sono il terreno di riproduzione di almeno un quarto di tutte le specie ittiche dell'oceano, la loro perdita ha un effetto devastante sulla stabilità degli ecosistemi marini", afferma Pfreundt. Questo non mette a rischio solo la pesca globale: milioni di persone in tutto il mondo dipendono direttamente dalle barriere coralline intatte, che forniscono loro cibo, reddito e protezione dalle inondazioni e dall'erosione costiera. Pfreundt si è quindi posto l'obiettivo di ricolonizzare con la vita le barriere coralline morte.
Ripristinare le foreste pluviali degli oceani
Pfreundt ha studiato biologia molecolare e genetica a Friburgo in Brisgovia. "Perché volevo capire la vita nel suo livello più profondo", dice. Già da bambina era affascinata dalla diversità della foresta pluviale. All'età di 20 anni ha scoperto la sua passione per il mondo marino. Da allora si immerge regolarmente e si impegna per le riserve naturali marine. Ha studiato biologia marina come materia minore e in seguito ha combinato genetica e biologia marina nella sua tesi di dottorato.
Poiché Ulrike Pfreundt ama il lavoro interdisciplinare, nel 2016 è entrata a far parte dell'Istituto di ingegneria ambientale dell'ETH di Zurigo con una borsa di studio postdoc dell'ETH. Ha trovato un ambiente ideale nel team del professore Roman Stocker, dove i biologi lavorano insieme a fisici, ingegneri e matematici per ricercare come i microbi e i microrganismi plasmano l'ecologia degli oceani.
Reclutamento di coralli resistenti
Questo include anche le complesse biocenosi dei coralli. "Molte specie si riproducono rilasciando spermatozoi e uova nell'acqua, da cui si sviluppano larve natanti", spiega Pfreundt. Tuttavia, queste devono trovare un substrato adatto su cui insediarsi e crescere fino a diventare giovani coralli. "Le barriere coralline morte sono difficili da raggiungere per le larve", spiega Pfreundt. Il motivo è che le barriere coralline morte si decompongono e sono invase da macroalghe. Tuttavia, le larve hanno bisogno di una certa diversità strutturale e di un substrato duro e privo di alghe per colonizzare.
Ecco perché Pfreundt vuole ripristinare le barriere coralline degradate utilizzando strutture artificiali. Il biologo marino è convinto che le barriere artificiali pianificate strategicamente possano trasformarsi nel tempo in habitat autosufficienti e proteggere le coste.
Ma come possono aiutare le barriere artificiali se l'acqua è semplicemente troppo calda? "Innanzitutto, non tutti i coralli moriranno immediatamente", afferma Pfreundt. L'autrice ipotizza che alcune aree rimarranno idonee alla formazione di barriere coralline, ad esempio perché nelle vicinanze c'è una corrente di raffreddamento. "Per fortuna non sono sola", dice ridendo. In effetti, gli scienziati di tutto il mondo stanno lavorando alacremente per creare simbiosi di corallo resistenti al calore o per rintracciarle nelle barriere coralline.
Il punto cruciale della complessità strutturale
I precedenti tentativi di reclutare piccoli coralli con barriere artificiali sono spesso falliti. Questo perché la maggior parte delle barriere artificiali non è strutturalmente abbastanza sofisticata: Non forniscono un riparo sufficiente per i giovani coralli e non interagiscono abbastanza con la corrente per avvicinare le larve al substrato.
? proprio qui che si inserisce il progetto di Pfreundt. "Sappiamo che la forma e le proprietà della superficie giocano un ruolo fondamentale, ma non sappiamo nel dettaglio quali aspetti siano decisivi", afferma la giovane ricercatrice. Per questo motivo collabora con Benjamin Dillenburger e Mathias Bernhard del Digital Building Technologies Group del Dipartimento di architettura. Il piano: utilizzare la stampa 3D per sviluppare strutture geometriche adatte a moduli di barriera corallina ecologici e scalabili.
L'obiettivo iniziale è quello di sviluppare superfici con caratteristiche strutturali diverse, come scanalature, fori, sporgenze e bordi di dimensioni comprese tra i millimetri e i centimetri. Pfreundt vuole testare la loro interazione con la corrente d'acqua e con le larve di corallo trasportate in essa, prima in bacini di corrente controllati, poi in prove sul campo nella barriera corallina. La ricercatrice si avvarrà anche dell'esperienza del gruppo di ricerca di Roman Stocker. Questo gruppo è specializzato nell'analisi dell'interazione dei vortici d'acqua più sottili con i microrganismi.
Un affare di cuore
La Pfreundt è convinta della sua idea e la trasmette. Questo aiuta nella ricerca di partner per il progetto. Oltre agli architetti dell'ETH, è riuscita a far interessare al progetto il responsabile del programma sui coralli dei Caraibi di The Nature Conservancy (TNC). ? in contatto con due stazioni di ricerca marina tropicale nei Caraibi per le prove sul campo.
I capisaldi del progetto sono stati quindi definiti. Naturalmente, ci sono ancora molte domande in apertura, come il passaggio da una struttura superficiale adeguata a moduli di barriera più grandi. "All'ETH ho trovato le persone giuste e l'infrastruttura necessaria per risolvere questi compiti in futuro", afferma fiduciosa.
Tuttavia, il suo contratto di lavoro scade alla fine del 2019. Per poter continuare la sua ricerca all'ETH, Pfreundt sta cercando un finanziamento a lungo termine per il suo progetto. Lo scorso dicembre è stata nominata tra gli otto finalisti del premio finlandese Skolar, dotato di 100.000 euro. "Purtroppo non è andata bene, ma ho conquistato molti cuori", sorride.
All'inizio dell'anno ha ottenuto il suo primo successo: Pfreundt ha ricevuto un Career Seed Grant del valore di 30.000 franchi dall'ETH di Zurigo. "Ora posso portare avanti il progetto sui coralli!", afferma felice.