Jeśli zbudujesz to, czy przyjdą? Pierwsze obserwacje sztucznej rafy w jeziorze Michigan.

Erozja wybrzeża to problem, który od dawna dotyka brzegów Wielkich Jezior. Erozja wzdłuż wybrzeża jeziora Michigan w Illinois jest wynikiem różnorodnych procesów hydrodynamicznych działających w strefie przybrzeżnej, co powoduje utratę siedlisk, degradację plaż i uszkodzenia mienia. W ostatnich latach na wybrzeżu jeziora Michigan w Illinois wprowadzono różnorodne techniki łagodzenia, aby zmniejszyć lub zatrzymać przemieszczanie się piasku z plaż, tym samym zachowując siedliska brzegowe oraz mienie i infrastrukturę.

Tradycyjne techniki ograniczania erozji zazwyczaj polegały na instalacji wyłaniających się twardych struktur (np. falochrony, filary i pomosty), które mają na celu przerwanie procesów litoralnych i zatrzymanie ruchu piasku. Te struktury nie tylko fragmentują strefę litoralną i powodują lokalne głodzenie piasku na swoim końcu w dół nurtu, ale także zakłócają estetykę wybrzeża. Nic dziwnego, że są one uważane za niepożądane narzędzia łagodzenia przez wielu właścicieli nieruchomości i plażowiczów. Zanurzone “falochrony w stylu rafy” mogą stanowić wykonalne, oparte na naturze rozwiązanie ochrony brzegów i wzbogacenia ekologicznego, które naśladuje naturalne cechy mielizn (płytkie miejsce w ciele wody), pozwalając jednocześnie na zachowanie pewnego poziomu procesów litoralnych.

Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych zbudował trzy równoległe, zanurzone falochrony (tzw. “Rubble Ridges”) w 2021 roku w ramach programu Healthy Port Futures Program Great Lakes Restoration Initiative, aby przetestować skuteczność małych rozmiarów bloków jako narzędzia ewoluującego (tj. bardziej naturalnego) zabezpieczenia brzegów (w przeciwieństwie do tradycyjnych wyłaniających się, dużych bloków falochronów). Miejsce Rubble Ridge znajduje się w Illinois Beach State Park, który zawiera ostatnie naturalne wybrzeża plażowe wzdłuż wybrzeża jeziora Michigan w Illinois. Tutejszy teren z grzbietów i dolin zawiera także wiele akrów cennego siedliska bagiennego. Aby chronić to cenne siedlisko i brzeg, Rubble Ridges znajdują się na płytkiej wodzie (8 do 12 stóp głębokości), około 300 stóp od linii brzegowej. Wierzchołek grzbietów znajduje się tylko 3 do 4 stóp poniżej powierzchni wody, a grzbiety są oddalone od siebie o około 25 stóp, co sprawia, że jest trudno nawigować nad i między strukturami.

Illinois State Geological Survey (ISGS) i Illinois Natural History Survey (INHS) monitorują morfodynamikę po konstrukcji (czyli badanie zmian krajobrazowych spowodowanych erozją i sedymentacją) oraz faunę wodną na terenie, z operacjami opartymi na Lake Michigan Biological Station i biurze geologii wybrzeża North Point Marina zlokalizowanym w Illinois Beach State Park. Naukowcy musieli być kreatywni w projektowaniu swoich badań, ponieważ orientacja i lokalizacja Rubble Ridges ogranicza użycie tradycyjnych technik monitorowania wokół struktur, które zazwyczaj są wykorzystywane z małych łodzi. Naukowcy z ISGS używali wysoce precyzyjnego sprzętu GPS i urządzeń sonarowych do określenia ruchu samych struktur (tj. bloków kamieni) oraz otaczającej piaskowej podłogi jeziora. Naukowcy z INHS prowadzili miesięczne badania celem scharakteryzowania społeczności ekologicznej poprzez (1) nurkowanie z butlami, (2) pobieranie próbek piasku do analizy wielkości ziaren i bezkręgowców bentonicznych oraz (3) ustawianie sieci zasłonowych w celu udokumentowania wykorzystania struktury przez ryby. Coroczne badania dynamiki społeczności biologicznej w strefie brzegowej prowadzone przez INHS w pobliskiej lokalizacji (rzeka Dead River w Illinois Beach State Park) od 2006 roku stanowią biologiczne dane wyjściowe dla warunków siedliskowych przed i po budowie. Te dane zostaną połączone, aby dostarczyć ogólny obraz ekologicznego i geologicznego wpływu Rubble Ridges na strefę brzegową i siedlisko bagienne w Illinois Beach State Park.

Początkowe obserwacje wskazują, że struktury Rubble Ridge wykazują obiecujące właściwości jako środek zaradczy przeciwko erozji oraz jako siedlisko wodne; jednakże, konieczne jest ciągłe monitorowanie, aby określić długoterminową integralność i użyteczność struktury w jeziorze Michigan. Piasek do tej pory gromadził się pomiędzy strukturą a linią brzegową, sugerując zmniejszenie energii fal i schronienie piasku w obszarze zacienionym przez strukturę (jako dalszy buffer brzegowy).

Podczas wstępnych badań na strukturach Rubble Ridges zaobserwowano różnorodne gatunki ryb i bezkręgowców, co wskazuje, że struktura zapewnia siedlisko dla fauny wodnej. Najliczniejszą rybą zaobserwowaną wewnątrz struktury jest niezwykle istotna dla łańcucha pokarmowego, chociaż niezakorzeniona, gobiokółka, których zagęszczenie ryb osiągało nawet 50 osobników na metr kwadratowy rafy podczas miesięcy letnich. Naukowcy z INHS wykorzystali specjalnie zbudowane ramki kamery, aby określić zagęszczenie gobiokółka na rafie za pomocą kamery podwodnej z technologią time-lapse, tworząc cenny i rzadki zbiór danych w postaci obrazów do porównań w przyszłości.

Na strukturach Rubble Ridges zaobserwowano także wiele innych ryb, w tym zagrożonego w stanie Illinois węgorza długonosa, szczupaka małogębowego, alosę, łososie Coho i Chinook oraz trocie jeziorne. Rola, jaką Rubble Ridges odgrywa w historii życia tych dużych ryb, nie jest jeszcze w pełni zrozumiana, ponieważ wiadomo, że te gatunki wykorzystują duży obszar geograficzny. Naukowcy z INHS mają nadzieję, że w przyszłości uda się określić, czy duże ryby wykorzystują Rubble Ridges jako siedlisko tarliskowe lub nurseryjne.

Monitoring geologiczny i ekologiczny Rubble Ridges będzie kontynuowany przez kolejne dwa lata, co razem da pięć lat intensywnych danych monitorujących. Celem tego projektu jest nie tylko zrozumienie lokalnych efektów Rubble Ridges, ale także określenie innych lokalizacji wzdłuż Wielkich Jezior, gdzie zatopione struktury rafy mogą być odpowiednią opcją do ochrony linii brzegowej i tworzenia siedlisk.

---

Hillary Glandon jest ekologiem wodnym w Illinois Natural History Survey na Lake Michigan Biological Station w Zion. Prowadzi badania związane z odpornością wybrzeża i ekologią wodną w Wielkich Jeziorach i poza nimi.

Robin Mattheus jest geologiem wybrzeża w Illinois State Geological Survey. Jego grupa badawcza skupia się na aktywnym monitorowaniu geologicznym środowisk brzegowych Illinois, w tym tych w Illinois Beach State Park, przy użyciu precyzyjnych metod pomiarowych oraz różnorodnych technik pobierania próbek osadów. Współpracuje blisko z Chicago Park District, Programem Zarządzania Wybrzeżem Illinois i innymi interesariuszami brzegowymi, dostarczając dane geoprzestrzenne do zastosowań zarządzania.