Die Melstruper Beeke bot als ursprünglich strukturreiches und dynamisches Fließgewässer bis weit in das 19. Jahrhundert gute Aufstiegsmöglichkeiten für den Lachs. Durch den im Zusammenhang mit der Melioration erfolgten Ausbau und die Begradigung des Gewässers ist diese Vielfalt im Laufe des 20. Jahrhunderts verloren gegangen. Die Wiederherstellung dieser Vielfalt in einem größtmöglichen Umfang ist das erklärte Ziel.
Voraussetzung für die Renaturierung der Melstruper Beeke war, dass die Maßnahme in das Flurbereinigungsverfahren Fresenburg aufgenommen wurde. Möglich wurde dies dadurch, dass die Naturschutzstiftung 17 ha Fläche erwarb und diese, eingebunden in das Flurbereinigungsverfahren, für die naturnahe Umgestaltung zur Verfügung stellte. Zudem förderte sie die Renaturierungsmaßnahmen. Der Unterhaltungsverband UV 102 „Ems III“ war federführend für die Umsetzung der verantwortlich.
Die verschiedenen Maßnahmen erstrecken sich über 6,4 km Gewässerlänge. Auf mehreren Abschnitten wurde durch eine Verlegung des Bachlaufs ein naturnahes Nebengewässers hergestellt und eine Laufverlängerung erreicht. Das natürliche Fließgefälle konnte wieder hergestellt werden und die Durchgängigkeit der Melstruper Beeke zwischen der Einmündung in die Ems und bis etwas oberhalb von Ströhn, durch die Umgehung von 8 Sohlabstürzen, erreicht werden.
Entlang des neuen Nebengewässers wurden großräumige Auenbereiche geschaffen und bis 25 m breite Randstreifen, zum Schutz des Gewässers vor Einträgen aus benachbarten, landwirtschaftlich genutzten Flächen, eingerichtet. Die Ufer der naturnahen Gewässerabschnitte wurden nicht befestigt. Uferabbrüche bei höheren Abflüssen werden damit zugelassen und sind erwünscht.
Durch die Erhöhung des Gefälles und der Fließgeschwindigkeit, das Mäandrieren des Gewässers und das Zulassen von Uferabbrüchen oder Totholz werden Bereiche unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit geschaffen, so dass Biotope für eine Vielzahl von Arten mit den unterschiedlichsten Ansprüchen an ihren Lebensraum entstehen können. Des Weiteren wurde Kiessubstrat in die Sohle und Ufer unterhalb des Wasserspiegels als Laichsubstrat und zur Strukturverbesserung eingebaut. Die eigendynamischen Prozesse im Gewässer werden wieder in Gang gesetzt und eine Verbesserung der ökologischen Funktion erreicht.
