Arcas de arrecifes de coral: un mesocosmos in situ y un conjunto de herramientas para ensamblar comunidades de arrecifes

En todo el mundo, los ecosistemas de arrecifes de coral están experimentando transiciones de comunidades bentónicas dominadas por corales de alta biodiversidad a comunidades de menor diversidad dominadas por macroalgas de césped y carnosas ^1,2,3. Décadas de progreso en la caracterización de los mecanismos de degradación de los arrecifes de coral han revelado cómo los vínculos entre las comunidades microbianas y macroorgánicas mejoran el ritmo y la gravedad de estas transiciones. Por ejemplo, la sobrepesca de arrecifes por parte de las poblaciones humanas inicia una cascada trófica en la que el exceso de azúcares derivados fotosintéticamente de algas no pastoreadas desvía la energía hacia las comunidades microbianas del arrecife, impulsando así la patogénesis y causando la disminución del coral ^4,5,6. Esta degradación trófica se ve reforzada por la pérdida de biodiversidad en los arrecifes que resulta de la disminución de la calidad del agua ^7,8. Los experimentos a nivel de mesocosmos se pueden utilizar para comprender mejor y mitigar la degradación trófica de las comunidades de arrecifes de coral al mejorar la biodiversidad y la calidad del agua, pero los desafíos logísticos dificultan la implementación in situ de estos estudios.

Una consecuencia de la degradación trófica en los arrecifes es la pérdida generalizada de biodiversidad críptica, gran parte de la cual permanece incaracterizada ^7,9. Los corales dependen de un conjunto diverso de organismos crípticos de arrecife ("criptobiota") que apoyan su salud desempeñando un papel integral en la defensa de depredadores 10, limpieza 11, pastoreo de algas competidoras 12,13 y la regulación de la química del agua de arrecife ^14,15. Hasta hace poco y debido a las limitaciones metodológicas de los estudios visuales, la criptobiota de arrecifes ha estado subrepresentada y poco comprendida en el contexto de la ecología de los arrecifes, y, por lo tanto, rara vez se consideran en los esfuerzos para restaurar o reconstruir los arrecifes. En la última década, el uso de unidades de asentamiento estandarizadas llamadas Estructuras Autónomas de Monitoreo de Arrecifes (ARMS) combinadas con enfoques de secuenciación de alto rendimiento ha permitido una mejor recolección y caracterización de la criptobiota de arrecifes^16,17. Los ARMS reclutan pasivamente representantes de casi toda la biodiversidad conocida de arrecifes de coral y han ayudado a revelar numerosas funciones funcionales de organismos crípticos en procesos a escala de arrecife 9,18,19,20,21,22,23. Estas unidades de asentamiento, por lo tanto, proporcionan un mecanismo para translocar la biota críptica de los arrecifes junto con los corales con el fin de ensamblar comunidades de arrecifes más intactas con mecanismos biológicamente mediados, como el pastoreo, la defensa y la mejora de la calidad del agua local, que son esenciales para mantener la estructura trófica.

Los arrecifes dominados por corales prosperan en ambientes con mucha luz, bajos en nutrientes y bien oxigenados. Las actividades humanas como la urbanización, la agricultura y la sobrepesca han reducido la calidad del agua en muchos arrecifes de coral al aumentar los sedimentos, nutrientes, metales y otros compuestos en la escorrentía ^24,25 y al alterar el ciclo biogeoquímico²⁶. A su vez, estas actividades degradan las comunidades arrecifales a través de la asfixia, el agotamiento de la energía, la entrega de contaminantes asociados a la sedimentación^27,28, potenciando el crecimiento de macroalgas que compiten con los corales²⁹, aumentando la abundancia de patógenos microbianos^6,30,31, y creando zonas hipóxicas que matan invertebrados crípticos ^32,33 . Estos y otros "impactos locales" se ven agravados por los cambios regionales y globales en las condiciones oceánicas, incluido el aumento de las temperaturas y la disminución del pH, empeorando aún más las condiciones para los corales y otros organismos de arrecifes^34,35. En la interfaz bentónica-agua, específicamente, la dinámica respiratoria y fotosintética de las comunidades bentónicas causa fluctuaciones diel en el pH y el oxígeno disuelto, que se vuelven más pronunciadas en arrecifes altamente degradados, creando así condiciones que los invertebrados bentónicos no pueden tolerar^32,36,37,38 . Por lo tanto, proporcionar condiciones adecuadas de calidad del agua es esencial para reunir comunidades de arrecifes que funcionen, pero esto sigue siendo un desafío porque un número cada vez mayor de arrecifes están atrapados en diversos estados de degradación.

Muchos de los desafíos que enfrentan los corales y los taxones crípticos fundamentales en el bentos pueden superarse mediante la reubicación en el agua media, definida aquí como la columna de agua que se establece entre la superficie del océano y el fondo marino. En el ambiente de aguas medias, la calidad del agua mejora^39,40, la sedimentación se reduce y la distancia desde el fondo marino amortigua las fluctuaciones en los parámetros asociados con el metabolismo bentónico. Estas características mejoran aún más al trasladarse mar adentro, donde los impactos antropogénicos terrestres, como la escorrentía derivada terrestremente, se diluyen cada vez más con la distancia de la costa. Aquí, presentamos y proporcionamos protocolos para construir, implementar y monitorear Coral Reef Arks, un enfoque que aprovecha las condiciones mejoradas de calidad del agua en el agua media e incorpora biodiversidad críptica en estructuras ancladas y positivamente flotantes para el ensamblaje de comunidades de arrecifes de coral.

Los sistemas de Arcas de Arrecife de Coral, o "Arcas", se componen de dos componentes principales: (1) una plataforma geodésica rígida suspendida elevada por encima del bentos y (2) BRAZOS cubiertos por organismos o "sembrados" que translocan la criptobiota de arrecifes de áreas bentónicas cercanas, complementando así los procesos de reclutamiento natural para proporcionar a los corales translocados una comunidad de arrecifes más diversa y funcional. Se seleccionó una estructura geodésica para maximizar la resistencia y minimizar el material de construcción (y, por lo tanto, el peso), así como para crear un entorno de flujo interno y turbulento análogo a la matriz del arrecife.

Dos diseños de Arcas se instalaron con éxito en dos sitios de campo del Caribe y actualmente se están utilizando para la investigación sobre el establecimiento de comunidades de arrecifes y la sucesión ecológica (Figura 1). Las estructuras de Coral Arks están destinadas a ser plataformas de investigación a largo plazo, y como tal, un enfoque principal de este manuscrito es describir los protocolos para ubicar, instalar, monitorear y mantener estas estructuras para maximizar su estabilidad y longevidad en el ambiente de aguas medias. Se utilizó una combinación de modelado y pruebas en el agua para evaluar las características de arrastre de las estructuras y ajustar el diseño para soportar las fuerzas hidrodinámicas anticipadas. Después de la instalación, se establecieron comunidades de arrecifes en los Arcas y en los sitios de control bentónico cercanos a la misma profundidad a través de una combinación de translocación activa (corales y unidades ARMS sembradas) y reclutamiento natural. Las condiciones de calidad del agua, la dinámica de la comunidad microbiana y la supervivencia de los corales en las Arcas se documentaron en varios puntos de tiempo a lo largo del período de sucesión temprana y se compararon con los sitios de control bentónico. Hasta la fecha, las condiciones asociadas con el entorno de las Arcas de Coral de aguas medias han sido consistentemente más favorables para los corales y sus consorcios crípticos asociados en relación con los sitios de control bentónicos vecinos a las mismas profundidades. Los métodos a continuación describen los pasos necesarios para replicar el enfoque de Arcas de Coral, incluida la forma de seleccionar sitios y diseñar e implementar estructuras de Arcas de Coral. Los enfoques sugeridos para monitorear las Arcas de Coral se incluyen en el Archivo Suplementario 1.

NOTA: En el Archivo Suplementario 1 se proporciona información detallada sobre la fabricación, el despliegue y el monitoreo de las estructuras de ARMS y Coral Arks, incluidos dibujos técnicos, diagramas y fotos. Se recomienda que las secciones del protocolo que involucran trabajos submarinos, incluida la instalación de Arcas y estructuras ARMS, sean realizadas por un equipo de tres buzos (en SCUBA) y dos miembros del personal de apoyo de superficie.

1. Montaje y despliegue de ARMS

NOTA: ARMS son estructuras de aproximadamente 1 pie 3 (30 cm³) hechas de PVC o materiales base de piedra caliza que imitan la complejidad tridimensional de los sustratos de fondo duro de arrecife. En el cuadro 1 se analizan dos diseños para ARMS teniendo en cuenta las diferentes consideraciones del proyecto. Se recomienda que los ARMS se desplieguen durante 1-2 años antes de transferirlos a Arks para maximizar la colonización por biota críptica.

1. BRAZOS DE PVC
   NOTA: Los componentes listos para usar a los que se hace referencia en este protocolo (y enumerados en la Tabla de materiales) se describen utilizando unidades imperiales. Los materiales fabricados se describen utilizando unidades métricas. Las instrucciones detalladas de fabricación, incluidos los dibujos técnicos para la fabricación de los componentes, se proporcionan en la Sección 1 del Archivo Suplementario 1.
   1. Ensamblaje
      1. Inserte cuatro pernos de cabeza hexagonal de 1/4 en 20, 8 pulgadas de largo a través de los orificios centrales en una placa base de PVC de 1/2 pulgada de espesor; Luego, invierta de tal manera que los pernos miren hacia arriba verticalmente.
      2. Agregue un espaciador de nylon a cada perno, y luego agregue una placa de PVC de 9 x 9 de 1/4 de espesor. Esto crea una capa abierta entre la placa base y la primera placa de apilamiento.
      3. Agregue un espaciador cruzado largo en dos pernos en esquinas opuestas, y luego agregue dos espaciadores cruzados cortos en los pernos restantes de modo que se forme una "X". Agregue otra placa de apilamiento de PVC para crear una capa cerrada.
      4. Repita los pasos 1.1.1.2 y 1.1.1.3, alternando entre capas abiertas y cerradas, hasta que se hayan añadido de siete a nueve capas de placas a los pernos (Archivo suplementario de 1 figura S5).
      5. Agregue una arandela, una tuerca hexagonal y una contratuerca de inserción de nylon en la parte superior de cada perno, y apriete firmemente.
   2. Para el despliegue, transporte el ARMS de PVC ensamblado al sitio de despliegue objetivo, cubriendo el ARMS con malla de 100 μm durante la transferencia para retener pequeños invertebrados móviles (Archivo suplementario de 1 figura S6). Localice un parche de sustrato de fondo duro de arrecife muy cerca de comunidades de arrecifes de coral saludables.
      NOTA: Los sitios de despliegue específicos deben seleccionarse teniendo en cuenta las regulaciones locales y las estipulaciones de permisos, como evitar los hábitats críticos para las especies incluidas en la Ley de Especies en Peligro de Extinción en aguas de los Estados Unidos.
      1. Usando 3 pulgadas de longitud de 1/2 en barra de refuerzo y un mazo, asegure el ARMS al bentos en las cuatro esquinas golpeando la barra de refuerzo, ligeramente inclinada hacia afuera, en la piedra caliza de la base de tal manera que la barra de refuerzo genere tensión contra el borde de la placa base (Figura 2A, B).
      2. Alternativamente, conecte las cadenas del ARMS usando bridas de cable de alta resistencia y ancle los extremos de las cadenas con bolsas de concreto endurecido (Figura 2C y Archivo Suplementario 1-Figura S6).
2. Piedra caliza ARMS
   1. Para el ensamblaje, comience con 12 pulgadas x 12 en baldosas de piedra caliza o travertino sin terminar (Figura 2). Identificar la complejidad deseada del interior de piedra caliza ARMS.
      NOTA: Se recomienda utilizar cubos de 2 cm³ . Los diseños y consideraciones alternativos se proporcionan en la Sección 2 del Archivo Suplementario 1.
      1. Usando una sierra de azulejos húmedos, corte varias baldosas sin terminar en espaciadores cuadrados de 2 cm² (~ 250).
      2. Corte las baldosas de travertino a la forma deseada para las capas ARMS. Similar al PVC ARMS, use 12 pulgadas x 12 en cuadrados y colóquelos con espaciadores para formar cubos de 1 pie³ (Archivo suplementario de 1 figura S8).
      3. Usando un epoxi de grado marino no tóxico de dos partes, pegue las piezas de travertino más pequeñas a una placa de capas de travertino más grande a lo largo de un patrón de cuadrícula predibujado.
      4. Prepare varias capas que, cuando se apilan juntas, alcancen la altura ARMS deseada. Permita que el epoxi se cure según las recomendaciones del fabricante.
      5. Ensamble las placas de apilamiento ARMS usando epoxi para pegar cada capa a la que está encima.
         NOTA: La altura de ARMS variará según el peso deseado y la complejidad interna. Se recomienda un tamaño final de aproximadamente 1 pie³ .
      6. Deje que el epoxi se cure de la luz solar directa durante 24 h antes del despliegue.
   2. Para el despliegue, transporte el ARMS de piedra caliza ensamblado al sitio de despliegue de destino. Localice un parche de sustrato de fondo duro de arrecife muy cerca de comunidades de arrecifes de coral saludables.
      NOTA: Los sitios de despliegue específicos deben seleccionarse teniendo en cuenta las regulaciones locales y las estipulaciones de permisos, como evitar los hábitats críticos de las especies incluidas en la Ley de Especies en Peligro de Extinción en aguas de los Estados Unidos.
      1. Transporta el ARMS al bentos usando una caja de leche y una bolsa elevadora. Encaja los BRAZOS de piedra caliza en la matriz de arrecife muerto (roca viva). Evite los hábitats de fondo arenoso y aquellos fuertemente colonizados por algas de césped o esteras de cianobacterias bentónicas.
      2. Coloque los BRAZOS de piedra caliza junto a salientes rocosos y afloramientos para protegerlos de la acción de las olas y las marejadas ciclónicas.

2. Montaje y despliegue de Coral Arks

NOTA: La Tabla 2 discute las consideraciones de diseño de Coral Arks dados los diferentes parámetros del proyecto. Las dimensiones de los subelementos (puntales, cubos, plataformas, componentes de amarre y flotabilidad positiva) se pueden modificar dependiendo del tamaño y peso deseados de las estructuras finales del Arca de Coral.

1. Instalación del sistema de anclaje
   NOTA: Seleccione el sistema de anclaje en función de consideraciones específicas del sitio y del proyecto, como el diseño del Arca, la frecuencia de tormenta, el tipo de fondo, la exposición del sitio, la duración del proyecto y las fuerzas anticipadas debidas a la resistencia, las corrientes y la flotabilidad. Consulta PADI⁴¹ para obtener información sobre la selección del sistema de amarre.
   1. Use tornillos de arena en hábitats de fondo arenoso y escombros sueltos.
      1. Transporta los tornillos de arena al bentos. Colocando el tornillo de arena en posición vertical, gire y entierre el tornillo de arena hasta que el primer disco se haya cubierto de arena o escombros sueltos.
      2. Coloque una barra giratoria de metal de 5 pies de largo a través del ojo del anclaje, de modo que la mayoría de la barra giratoria sobresalga de un lado del ojo.
      3. Caminando o nadando en círculos sobre el bentos, atornille el tornillo de arena en el sustrato hasta que solo quede el ojo sobresaliendo del bentos (Archivo suplementario de 1 figura S20).
      4. Instale tres tornillos de arena en un patrón triangular, conectados por una brida de cadena, para aumentar el poder de sujeción (Archivo suplementario de 1 figura S20).
   2. Use anclajes Halas en hábitats de roca base de fondo duro y carbonato.
      1. Transporte 9-12 en ojales y un taladro sumergible (eléctrico o neumático) al sitio de anclaje.
      2. Use el taladro sumergible y una sierra de orificio de mampostería de 1 en diámetro para perforar un agujero de 9 pulgadas de profundidad y 1 de ancho en la roca base. Limpie periódicamente el exceso de sustrato del orificio con un bastidor de pavo.
      3. Llene el agujero con cemento Portland o epoxi de grado marino. Empuje el eje del perno en el orificio y rellene los huecos restantes con cemento o epoxi.
      4. Deje que el cemento/epoxi se cure durante 5 días.
      5. Para aumentar la potencia de sujeción, instale tres anclajes Halas en un patrón triangular, conectados por una brida de cadena.
   3. Use amarre tipo bloque en sitios con bloques de amarre existentes o elementos de escombros pesados.
      NOTA: La instalación de un nuevo bloque de amarre requiere equipos de instalación de grado comercial, como una grúa montada en barcazas, y no se recomienda para proyectos con un alcance más pequeño.
      1. Fije el sistema de amarre a los elementos de escombros pesados existentes (buques hundidos, bloques de motor) o a los ojos de bloque de amarre existentes a través de hardware y aparejos.
      2. Asegúrese de que los componentes de amarre metálicos estén hechos de metales similares y protegidos contra la corrosión galvánica utilizando ánodos de sacrificio.
2. La estructura de frecuencia de 1V (dos plataformas)
   NOTA: Las instrucciones detalladas de fabricación, incluidos los dibujos técnicos para la fabricación de los componentes, se proporcionan en Sección 4 de Archivo complementario 1. Los componentes disponibles en el mercado a los que se hace referencia en el presente protocolo (y enumerados en el Tabla de materiales) se describen utilizando unidades imperiales.
   1. Montaje del marco geodésico de 1V
      1. Atornille una tuerca hexagonal de acero inoxidable 1/4-20 en un perno de acero inoxidable 1/4-20 de 2.5 pulgadas 3/4 del camino hasta la parte superior del perno. Inserte el perno en uno de los orificios orientados hacia el interior del puntal.
      2. Asegure una contratuerca en el otro lado del tornillo, apretándola hacia abajo hasta que se acople firmemente con el PVC para evitar que el cubo se deslice a lo largo del puntal.
      3. Repita para el lado opuesto del puntal y para los 29 puntales restantes.
      4. Empuje el extremo de cada puntal a través de uno de los orificios de los cubos y sujete otro perno a través del orificio exterior del puntal, terminando con una contratuerca para evitar que el puntal se deslice fuera del cubo (Archivo suplementario de 1 figura S24).
      5. Repita el procedimiento para los cinco puntales de un concentrador y, a continuación, continúe agregando bastidores y puntales hasta que se ensamble la esfera geodésica (Archivo suplementario de 1 figura S24).
      6. Desenrolle el 1/8 en cable de acero inoxidable y comience a enhebrarlo a través de los puntales. Cree 12 bucles, aproximadamente del tamaño de un dólar de plata, con bridas de nylon, una para cada cubo. A medida que el cable se enrosca a través de los puntales, pase la cuerda a través del lazo de cremallera en el cubo y luego continúe con el siguiente puntal.
         NOTA: Algunos puntales se repetirán.
      7. Continúe enhebrando hasta que el cable haya sido roscado a través de todos los puntales, conectados en el centro de cada vértice por el lazo de cremallera.
      8. Vuelva a enhebrar el cable hasta el punto de partida. Usando unos alicates, tire de los lazos de cierre de cremallera para reducirlos al tamaño más pequeño posible, acercando las longitudes del cable de acero. Coloque una abrazadera de cable de acero inoxidable de 1/2 pulgada en todas las longitudes de cable y apriétela de forma segura.
      9. Repita para todos los vértices de la estructura.
      10. Acople la longitud inicial del cable con la longitud del extremo y sujete estos juntos usando tres abrazaderas de cable de 1/2 pulgadas.
          NOTA: El cable de acero (resistencia a la rotura: 2,000 lb) ahora debe soportar la mayor parte de la carga colocada en la estructura, fortaleciéndola considerablemente.
      11. Agregue el sistema de aparejo, que se compone de dos longitudes de 3/8 en cable de acero inoxidable deslizado hidráulicamente sobre un ojo en cada extremo. Coloque las tapas finales de PVC entre las bobinas de modo que el cable pase a través de toda la longitud del Arca, con ojos en la parte superior e inferior para los accesorios de la línea de amarre / boya. Un sistema de tensor en el medio conecta las dos longitudes de cable inoxidable.
      12. Pase los extremos inferiores del cable a través de la parte superior e inferior del Arca, colocando las tapas finales en los cubos superior e inferior con un mazo. Atornille los pernos en el tensor y apriete hasta que haya suficiente tensión en la estructura para que el sistema sea rígido (Archivo suplementario de 1 figura S24).
      13. Agregue cada rejilla de fibra de vidrio moldeada, cortada en dos medios pentágonos, en el interior del Arca usando bridas de 250 libras de alta resistencia para anclar los lados de la plataforma a los puntales del Arca (Archivo suplementario 1-Figura S24).
      14. Debajo de la estructura, coloque una longitud de viga en I de fibra de vidrio para que se una a ambas mitades de la plataforma de fibra de vidrio. Asegure la parte inferior de la plataforma con dos pernos en U de acero inoxidable de 1/4 en 20.
      15. Repita para las otras cuatro vigas en I, distribuyéndolas equitativamente a lo largo de la plataforma. Esto une y soporta las dos mitades de la plataforma, creando un pentágono completo.
      16. Apriete las bridas de alta resistencia en los bordes de la plataforma y recorte el exceso. Al final de este paso, la plataforma interna está firmemente integrada en la estructura del Arca (Archivo Suplementario 1-Figura S24).
      17. Use alambre de acero inoxidable para mouse los extremos del tensor y todos los grilletes. Al final de este paso, el Arca tendrá dos plataformas integradas, accesorios superior e inferior para la fijación de hardware, y un cable central que soporta la mayor parte de la fuerza de tensión colocada en las estructuras a través del anclaje y la flotabilidad positiva.
   2. Fijación de la línea de amarre al marco geodésico
      NOTA: Los sistemas de amarre deben diseñarse de tal manera que la resistencia a la rotura de todos los componentes de amarre individuales exceda la carga máxima esperada debido a las condiciones ambientales y ambientales extremas. Vea los resultados representativos para obtener una descripción del uso del modelado hidrodinámico en el diseño de sistemas de amarre. Se recomienda distribuir la carga a través de múltiples puntos de fijación en el Arca y en el sistema de anclaje del fondo marino, ya que esto agrega redundancia al sistema en caso de falla de elementos individuales.
      1. Diseñe las líneas de amarre y el hardware para garantizar conexiones seguras entre la base del Arca y el sistema de anclaje (consulte la Figura 1 para ver un ejemplo).
         NOTA: Se recomienda diseñar el sistema de amarre de tal manera que la línea media de la estructura del Arca se coloque a una profundidad de 30 m.
      2. Conecta la parte superior de una línea de doble empalme al ojo base del Arca con un grillete. Conecte un grillete giratorio de acero inoxidable de alta resistencia a la base de esta línea (Figura 1 y Archivo suplementario 1-Figura S25).
      3. Conecte la parte superior de una línea de doble empalme a la base del grillete giratorio. La parte inferior de esta línea se conectará al sistema de anclaje (Figura 1 y Archivo Suplementario 1-Figura S25).
   3. Transporte del Arca al sitio de despliegue
      1. Transportar el Arca a través de un camión de plataforma a una playa adyacente al sitio de despliegue (despliegue cerca de la costa con entrada de arena) o a un sitio de lanzamiento de botes (despliegue de buques).
      2. Coloque una bolsa de elevación de 220 libras en el ojo inoxidable superior del Arca usando un grillete de 1/2 pulgada.
      3. Coloque una línea de amarre, incluido el hardware para sujetar al ancla del fondo marino, a la base del Arca.
      4. Para el despliegue desde un buque que carece de un armazón en A o davit, cargue el Arca en el barco de tal manera que pueda rodar fácilmente fuera del barco y en el agua (evitando proas con cañones altos o popas con motores fuera de borda).
      5. Para el despliegue desde la orilla, haga rodar el Arca en el agua hasta una profundidad suficiente a la que la bolsa de elevación se pueda llenar con aire (Figura 3).
      6. Nadar, remolcar o transportar el Arca al sitio de anclaje en la superficie (Figura 3).
   4. Fijación de las Arcas al sistema de amarre
      NOTA: En esta etapa, el sistema Ark está flotando en la superficie sobre el sitio de anclaje con una bolsa de elevación. Las siguientes tareas se realizan bajo el agua en SCUBA y requieren un equipo de al menos tres buceadores.
      1. Ventilando lentamente el aire de la bolsa de elevación, realice un descenso controlado al sistema de anclaje.
      2. Conecte el hardware de amarre en la base del Arca al sistema de anclaje.
      3. Aumente la flotabilidad positiva del sistema Arks llenando la bolsa de elevación con aire e inspeccione los componentes de monitoreo para verificar la integridad estructural. Asegúrese de que los grilletes estén bien colocados y que los anclajes estén firmemente en su lugar. Use el alambre de ratón para ratón todos los grilletes.
      4. Conecta el ojo de una línea corta de doble empalme al ojo superior del sistema Arks con un grillete. Conecte una boya de amarre inflable poliforme al otro extremo de esta línea con un grillete (Archivo suplementario 1-Figura S25).
      5. Llene la boya de amarre con aire usando un adaptador de boquilla de aire de baja presión estándar conectado a una botella de aire comprimido hasta que esté aproximadamente 75% lleno de aire.
      6. Ventile lentamente el aire de la bolsa elevadora y retírelo del sistema.
      7. Agregue boyas de amarre más grandes o más numerosas para los sistemas Arks que utilizan ARMS de piedra caliza o para compensar la acumulación de masa biológica.
   5. Fijación de los BRAZOS a las Arcas
      1. Recupere el ARMS del lugar de siembra y colóquelo en cajas de leche forradas con malla de 100 μm para evitar la pérdida de pequeños invertebrados móviles que viven dentro del ARMS.
      2. Transfiera los BRAZOS a los sitios de las Arcas en tinas de agua de mar fresca y sombreada.
      3. Coloque los BRAZOS en la plataforma superior o inferior de las Arcas, distribuyendo uniformemente el peso a través de la plataforma.
      4. Pase las bridas de cables de alta resistencia a través de la plataforma de fibra de vidrio moldeada y la base de los BRAZOS de PVC o piedra caliza y apriete para asegurar el BRAZOS al marco del Arca (Archivo suplementario de 1 figura S25).
3. La estructura de frecuencia de 2V (Shell)
   NOTA: Las instrucciones detalladas de fabricación, incluidos los dibujos técnicos para la fabricación de los componentes, se proporcionan en Sección 3 de Archivo complementario 1.
   1. Montaje del marco geodésico de 2V
      1. Ensamble el marco de montaje Ark de acuerdo con la guía proporcionada por VikingDome (Archivo suplementario de 1 figura S11).
      2. Agregue una arandela a un perno inoxidable 10/32 de 2.5 pulgadas de largo. Inserte el perno a través de uno de los dos orificios en el extremo de un puntal, agregando un conector STAR a la cara interior (orificio específico para puntales S1 o S2) y sujete con una contratuerca.
      3. Repita para el segundo orificio del perno. Continúe sin apretar las contratuercas hasta que la estructura esté completamente ensamblada (Archivo Suplementario 1-Figura S12).
      4. Apriete el marco de montaje del Arca. Al final del paso 2.3.1.1, las conexiones puntal-STAR estarán sueltas y maleables. Comience a apretar las contratuercas con una llave de encaje (10 mm o 3/8 de pulgada) y un destornillador de cabeza Philips.
      5. Continúe por toda la estructura hasta que se hayan apretado todas las contratuercas, con el inserto de nylon de la contratuerca completamente enganchado en las roscas de los pernos.
      6. Agregue ojos de almohadilla para la fijación de la brida de amarre. Agregue un ojo de almohadilla al puntal inoxidable S1 en la base del Arca y asegúrelo con cuatro pernos de acero inoxidable de 3 pulgadas.
      7. Agregue 1/4 en 20 contratuercas y apriete. Repita el proceso para un total de cinco puntos de conexión de amarre (Archivo suplementario de 1 figura S17).
      8. Monte 10 placas base ARMS en los conectores N2 STAR orientados hacia el medio. Coloque un perno de cabeza de bandeja de 3 pulgadas a través del orificio central de la placa base ARMS. Agregue un separador de PVC gris al eje del perno y colóquelo a través del orificio central del conector N2 STAR, con la placa base dentro de la estructura. Agregue una arandela y una contratuerca y apriete.
      9. Agregue dos soportes y use cuatro pernos de cabeza hexagonal y contratuercas de 3 1/4 pulgadas para asegurar la placa base ARMS a los puntales. Apriete todas las contratuercas. Mantenga la misma orientación para todas las placas base ARMS (Archivo suplementario de 1 figura S15).
      10. Monte 20 placas base de placa de coral en los puntales orientados hacia la parte superior. Coloque cuatro pernos de cabeza hexagonal de 3 pulgadas a través de los orificios de la placa base de la placa de coral y fíjelos al puntal con un soporte y una contratuerca. Repita para el otro lado. Apriete las contratuercas para asegurar (Archivo suplementario de 1 figura S15).
      11. Agregue una caña central y un flotador de arrastre a la columna central del Arca. Inserte una varilla de fibra de vidrio sin roscar de 8 pies de largo en los conectores STAR modificados con un segmento de tubería soldada en la base del Arca. Agregue una arandela de 1 pulgada y un flotador de arrastre sin modificar en la varilla de fibra de vidrio sin roscar dentro de la estructura. Termine de insertar la varilla a través del conector STAR superior del Arca.
      12. Coloque los pernos a través del tubo de metal en los conectores STAR modificados y las contratuercas a la barra de bloqueo dentro del Arca. Agregue una abrazadera de tubo verde cómodamente debajo del flotador de arrastre (parte superior del Arca) y apriete.
      13. Monte flotadores de arrastre modificados dentro de los conectores N2 y N1 STAR orientados hacia la parte superior modificados con un orificio central de 1 pulgada. Agregue una arandela de fibra de vidrio al extremo más largo de la varilla de fibra de vidrio roscada expuesta.
      14. Asegúrelo a través del orificio del conector STAR modificado para que el flotador de arrastre se enfrente dentro de la estructura. Agregue otra arandela de fibra de vidrio y una tuerca hexagonal de fibra de vidrio. Apriete con una llave inglesa y girando los flotadores (Archivo suplementario de 1 figura S16).
   2. Fijación del sistema de amarre al marco geodésico
      1. Diseñe las líneas de amarre y el hardware para garantizar conexiones seguras entre la base del Arca y el sistema de anclaje (consulte la Figura 1 , por ejemplo).
         NOTA: Se recomienda diseñar el sistema de amarre de tal manera que la línea media de la estructura del Arca se coloque a una profundidad de 10 m.
      2. Conecte cada ojo de almohadilla en la base de la estructura del Arca al ojo empalmado al final de una longitud de doble empalme de una línea de espectros de 3/4 con un grillete de acero inoxidable de alta resistencia de 7/16 en (Archivo suplementario de 1 figura S17).
      3. Usando un grillete de pasador de tornillo de 1/2 pulgada, conecte el otro extremo de cada línea de espectros a uno de los dos Masterlinks de acero inoxidable, de modo que cada enlace tenga dos o tres conexiones.
      4. Fije el grillete giratorio 3/4 in a la parte inferior del Masterlink y el ojo de una línea de nylon de 1 in empalmada con un dedal de acero inoxidable.
      5. Coloque un grillete de 3/4 in en el ojo y dedal en el otro extremo de la línea de nylon. Este grillete se conectará al sistema de anclaje (Archivo Suplementario 1-Figura S17).
   3. Transporte del Arca 2V al sitio de despliegue
      NOTA: El despliegue del Shell Ark requiere un buque con una popa plana y motores intraborda, de modo que el Arca pueda ser rodada fuera de la cubierta del barco y en el agua, o un barco con un gran pescante o marco A.
      1. Transporta el Arca a través de un camión de plataforma hasta el muelle o puerto deportivo.
      2. Cargue el Arca en el recipiente usando una carretilla elevadora del tamaño adecuado (Archivo Suplementario 1-Figura S21).
      3. Conecte las líneas de amarre y el hardware, incluidas las líneas descendentes y el hardware para acoplar al sistema de anclaje del fondo marino, a la base del Arca.
      4. Transporta el Arca al sitio de anclaje (Figura 3). Prepare una línea aproximadamente de la misma longitud que la profundidad del sistema de anclaje con un grillete en un extremo y una boya en el otro extremo.
      5. Fije el extremo del grillete de la línea al sistema de anclaje, con el extremo de la boya flotando en la superficie.
      6. Haga rodar el Arca de forma segura desde la cubierta de popa en el agua o despliegue el Arca en el agua con un pescante o un marco en A. Fije el extremo de la boya de la línea al Arca flotante positivamente de tal manera que la estructura flote por encima del sistema de anclaje.
   4. Fijación del Arca al sistema de amarre
      NOTA: En esta etapa, la estructura del Arca está flotando en la superficie sobre el sitio de anclaje con los elementos de flotabilidad integrados (flotadores) que proporcionan flotación. Las siguientes tareas se completan bajo el agua en SCUBA y requieren un equipo de al menos tres buzos y dos personal de apoyo de superficie.
      1. Fije el bloque superior de un sistema de poleas de bloque y aparejos a un punto de fijación seguro en la base del Arca, desenrollando la polea mientras desciende hacia el fondo marino, y luego conecte el bloque inferior al sistema de anclaje (Archivo Suplementario 1-Figura S19).
      2. Tire de la línea a través del bloque inferior para enganchar la polea, tirando del Arca a profundidad. La línea debe estar bloqueada en el taco con cada tirón (Archivo Suplementario 1-Figura S19).
         NOTA: Para sistemas Arks con alta flotabilidad positiva inicial, use un sistema de bloque y aparejos 6:1 para una compra máxima. Los pesos también se pueden unir temporalmente al sistema Arks para reducir la fuerza de flotación necesaria para hundir la estructura.
      3. Continúe tirando del Arca a profundidad hasta que la línea descendente y el hardware del accesorio de amarre se puedan conectar al sistema de anclaje. Use alambre para mouse con todos los grilletes.
      4. Inspeccione todos los componentes de amarre para verificar su integridad. Asegúrese de que los grilletes estén colocados correctamente y que los anclajes estén firmemente en su lugar.
      5. Transfiera lentamente la tensión del bloque y los aparejos al sistema de amarre. Retire el bloque y los aparejos, las pesas y la línea de boyas.
   5. Fijación de los BRAZOS a las Arcas
      1. Recupere el ARMS del lugar de siembra y colóquelo en cajas de leche forradas con malla de 100 μm para evitar la pérdida de pequeños invertebrados móviles que viven dentro del ARMS. Transfiera los BRAZOS a los sitios de las Arcas en tinas de agua de mar fresca y sombreada.
      2. Maniobra el ARMS a través de una de las aberturas triangulares más grandes cerca de la línea media del Arca de tal manera que el ARMS esté dentro de la estructura. Sujete el ARMS firmemente a una de las placas base blancas montadas dentro del marco del Arca.
      3. Asegure un perno de cabeza hexagonal de acero inoxidable de 1/2 pulgada y 1.75 pulgadas de largo a través de un orificio abierto en la esquina de la placa base ARMS y la placa base de HDPE blanca subyacente, fije una contratuerca de acero inoxidable al perno que sobresale por el otro lado y apriete hasta que quede ajustado. Repita para los otros tres lados (Figura 2D).
      4. Empuje el ARMS hacia adelante y hacia atrás para asegurar una fijación firme.
   6. Fijación de los corales a las Arcas
      1. Fije las placas de coral que contienen corales epoxi a la baldosa de piedra caliza a las placas base de HDPE de la placa de coral en el exterior del Arca utilizando pernos de cabeza hexagonal de acero inoxidable de 2 pulgadas de largo, 1/4 en 20, una arandela y una contratuerca en las cuatro esquinas.
      2. Apriete las contratuercas con una llave de encaje para asegurar la placa de coral en su lugar.

3. Monitoreo y mantenimiento de Coral Arks

NOTA: Las instrucciones detalladas de fabricación, incluidos los dibujos técnicos para la fabricación de los componentes, se proporcionan en la Sección 7 del Archivo Suplementario 1.

1. Midiendo el peso en el agua de las Arcas
   1. Acople la célula de carga sumergible a un sistema de poleas de bloque y aparejos para su uso en la transferencia temporal de tensión en la línea de amarre al sistema de galgas extensométricas.
   2. Fije la base del bloque y los aparejos a un lugar seguro en el sistema de amarre del Arca, como un punto de grillete intermedio o al anclaje del fondo marino. Fije la parte superior de la célula de carga a un lugar seguro en el marco de montaje del Arca (Archivo suplementario de 1 figura S33).
   3. Sin quitar o alterar los componentes de amarre en el Arca, tire de la línea a través del sistema de poleas de bloque y aparejos de tal manera que la tensión se transfiera del sistema de amarre del Arca al sistema de poleas, cortando la línea con cada tracción (Archivo Suplementario 1-Figura S33).
   4. Asegúrese de que la línea de amarre esté completamente floja para permitir que la galga extensométrica recoja las mediciones de tensión (Archivo suplementario de 1 figura S33).
   5. Transfiera lentamente la tensión del sistema de poleas de bloque y aparejos a la línea de amarre del Arca, verificando que los grilletes y otros componentes de amarre estén correctamente asentados y seguros.
   6. Para la recopilación de datos a largo plazo, integre una célula de carga en el sistema de amarre como un componente "en línea". Cambie periódicamente los registradores de datos para recuperar los datos.
2. Mantenimiento a largo plazo de las Arcas
   1. Realice inspecciones de rutina del sistema de amarre de Arks y realice trabajos de mantenimiento según sea necesario.
      NOTA: Consulte la figura de archivo suplementaria S18 para obtener un ejemplo de lista de comprobación de mantenimiento. Se recomienda el mantenimiento semestral.
   2. Asegúrese de que los anclajes continúen proporcionando la máxima potencia de sujeción (es decir, no retrocedan fuera del sustrato).
   3. Limpie las líneas de amarre de organismos incrustantes que puedan invadir y comprometer la integridad de las líneas.
   4. Reemplace los componentes degradantes, como los ánodos de sacrificio, los grilletes y las líneas de amarre, según sea necesario (Figura de archivo suplementaria S18).
   5. Agregue flotabilidad suplementaria según sea necesario agregando flotadores de flotabilidad fijos o aire a las boyas de amarre existentes para compensar la acumulación de masa biológica.

Los métodos anteriores proporcionan instrucciones de montaje e instalación para dos diseños de sistemas Coral Arks. Los prototipos para cada diseño se ensamblaron y probaron en el campo en San Diego, EE. UU., antes del despliegue a largo plazo para evaluar las características de resistencia y optimizar la integridad estructural basada en valores de resistencia modelados y empíricos. Los esfuerzos de modelado instrumentales para la selección y el refinamiento de las geometrías de Arks presentadas aquí, incluidos los resultados de las pruebas en túnel de viento, las simulaciones hidrodinámicas y la validación en el agua de los valores modelados utilizando estructuras prototipo, se describen en detalle en la Sección 6 del Archivo Suplementario 1. Los resultados del modelado y las pruebas en el agua del diseño de las Arcas "Shell" se muestran aquí. Dos estructuras de cada diseño se desplegaron en sitios de campo del Caribe en Puerto Rico y Curazao (cuatro estructuras de Arcas en total instaladas), y los corales se translocaron a las estructuras. La calidad del agua, la comunidad microbiana y las métricas de supervivencia de los corales asociadas con el diseño de las Arcas "Shell" y dos sitios de control del fondo marino se recolectaron en varios puntos de tiempo que abarcan 6 meses para caracterizar y determinar los cambios en los parámetros ambientales y la salud del coral asociados con las estructuras de las Arcas después del reclutamiento natural y la adición de ARMS sembrados.

Características de arrastre de Coral Arks
Es importante comprender las características de arrastre de Coral Arks para diseñar una estructura y amarre que sobreviva al entorno objetivo. Desde una perspectiva estructural, la resistencia hidrodinámica, en combinación con la flotabilidad de la red, impone cargas dentro de la estructura, particularmente en el amarre y su sistema de anclaje. Realizamos modelos y mediciones experimentales para estimar las características de arrastre de las estructuras de los Arcas. Los resultados de estas pruebas para el diseño "Shell" de estructuras Arks se detallan a continuación. El modelado se llevó a cabo estimando el arrastre de los elementos individuales de la estructura, sumando estos, y luego combinando el resultado en un coeficiente de arrastre efectivo como se muestra en la ecuación (1) y la ecuación (2):

(1)

(2)

donde D total es el arrastre total de la estructura estimado a partir de la suma de los arrastres del elemento D i, CD es el coeficiente de arrastre general de la estructura, es la densidad del fluido, U es la velocidad de flujo del objeto en relación con el fluido y A es el área frontal de la estructura. En estos cálculos, se asumió que todos los elementos eran cilindros, con su orientación al flujo dictada por la geometría vertical de la estructura del Arca. El modelado se realizó para el mismo prototipo del sistema "Shell" (una esfera geodésica de 2V) que se utilizó para las pruebas de remolque (descritas a continuación) antes de la construcción de los sistemas de campo finales. El prototipo tenía un área frontal total de aproximadamente 2,10 m2, y los resultados del modelado indicaron un coeficiente de arrastre efectivo para toda la estructura de aproximadamente 0,12. El arrastre predicho por el modelo de la estructura en función de la velocidad se muestra en la Figura 4.

Las estimaciones experimentales de la fuerza de arrastre de la estructura que se experimentaría bajo diferentes velocidades de flujo se obtuvieron remolcando la estructura del Arca detrás de un recipiente con una célula de carga empalmada en línea con la línea de remolque y un sensor de inclinación para registrar los cambios en la orientación del Arca en relación con el eje vertical en un rango de velocidades de remolque. Antes de remolcar, se determinó el peso en el agua de la estructura y se agregó suficiente peso adicional a la estructura para simular una flotabilidad neta de aproximadamente 200 kg (un objetivo inicial para el sistema). Sobre la base de la tensión en el cable de remolque y el ángulo de inclinación del Arca, el arrastre (remolque D) a cada velocidad se determinó utilizando la ecuación (3):

(3)

donde T es la tensión medida desde la célula de carga y es el ángulo de inclinación relativo al eje vertical. La relación de arrastre y velocidad resultante se muestra en la Figura 4. Luego se utilizó una curva de arrastre de mejor ajuste (de la forma Dtow α U2; ver Figura 4), combinada con estimaciones del área frontal y la densidad del agua, para determinar el coeficiente de arrastre empírico de 0.13.

El número de Reynolds durante la prueba de remolque (y el rango utilizado para el modelado) estaba en el rango de 105-10 6, generalmente en los regímenes de flujo turbulento. Los valores típicos del coeficiente de arrastre para una esfera en este rango numérico de Reynolds están entre 0,2 y 0,4. Para fines de comparación, en la Figura 4 se muestra un gráfico de la curva de arrastre para una esfera con un coeficiente de arrastre de 0,3. Por lo tanto, las estimaciones modeladas y experimentales del coeficiente de arrastre son del orden de dos a tres veces más pequeñas que para una esfera, lo que es consistente con el carácter más abierto de la estructura.

Para validar estos resultados modelados, también realizamos mediciones de campo de la respuesta de dos estructuras de Arcas "Shell" al flujo. Para lograr esto, se instaló temporalmente la misma célula de carga en línea con la línea de amarre principal del Arca, se instaló un sensor de inclinación en el Arca y se instaló un medidor de corriente en el sitio para monitorear simultáneamente la velocidad del agua. Los componentes de flotabilidad y arrastre de la tensión se calcularon a partir del ángulo de inclinación y las mediciones de la célula de carga (Figura 5). Las velocidades actuales durante el período de medición fueron relativamente estables en unos 20 cm/s, y el conjunto de datos fue relativamente corto; Por lo tanto, los datos se promediaron durante el período y se utilizaron para comparar la respuesta de arrastre y velocidad de campo con las estimaciones de remolque modeladas y experimentales. Estos resultados muestran que en las condiciones esperadas en el sitio de despliegue (velocidades de flujo de hasta 1,3 m / s durante un evento de tormenta típico), se espera que la fuerza de arrastre en el sistema sea inferior a 300 kg.

Ambas estructuras "Shell" en Vieques, Puerto Rico, sobrevivieron a un impacto directo del huracán Fiona de categoría 1 en septiembre de 2022 sin daños aparentes en las estructuras, el amarre o el sistema de anclaje, proporcionando una prueba in situ que respalda el diseño. Una boya cercana (CARICOOS) registró velocidades de corriente de 1,05 m/s a una profundidad de 10 m en el sitio de despliegue, lo que corresponde a una fuerza de arrastre de aproximadamente 160 kg en los sistemas de amarre. Los sistemas fueron diseñados para soportar 1.600 kg de fuerza (teniendo en cuenta la capacidad de anclaje y la resistencia a la rotura de componentes) y, por lo tanto, no se espera que fallen en condiciones ambientales o típicas de tormenta.

Monitoreo de flotabilidad neta para arcas de coral
El mismo enfoque descrito para validar las características de arrastre de las estructuras del Arca también se utilizó para desarrollar un método para monitorear la flotabilidad neta de los Arcas. Mientras la estructura física del Arca permanezca constante, la flotabilidad neta proporciona un proxy aproximado para monitorear la calcificación general de la comunidad y, por lo tanto, el crecimiento del coral, así como una métrica de mantenimiento para determinar si el sistema tiene suficiente flotabilidad positiva para compensar el crecimiento biológico a lo largo del tiempo. El componente de flotabilidad (B) de la tensión de amarre se calculó utilizando los datos del galga extensométrica y del sensor de inclinación en la ecuación (4):

(4)

donde T es la tensión medida desde la célula de carga y es el ángulo de inclinación. La serie temporal resultante de la flotabilidad neta se muestra en la Figura 5. Bajo las condiciones actuales relativamente estables presentes durante los eventos de monitoreo de campo, encontramos que las dos estructuras "Shell" Arks desplegadas en Vieques, Puerto Rico, tienen flotaciones netas similares de 82.7 kg ± 1.0 kg (Ark 1) y 83.0 kg ± 0.9 kg (Ark 2) cuando se promedian durante el período de monitoreo (± una desviación estándar) después de que todos los corales y unidades ARMS sembradas fueron trasladados a las estructuras 6 meses después del despliegue inicial de la estructura. Los resultados muestran que el monitoreo a corto plazo durante períodos relativamente estables de flujo de agua se puede utilizar para determinar la flotabilidad neta en el campo dentro de ~ 1 kg, lo que debería resultar útil a largo plazo para monitorear los cambios en la biomasa.

Calidad del agua y dinámica de la comunidad microbiana
Las métricas asociadas con la calidad del agua y las comunidades microbianas asociadas a la columna de agua se midieron en dos Arcas "Shell" de agua media, que estaban ancladas en 55 pies de agua con la parte superior de las Arcas a una profundidad de 25 pies, costa afuera de Isla Vieques, Puerto Rico (Figura 6C). Las métricas de calidad del agua, las abundancias microbianas y virales, y el tamaño promedio de los microbios de dos Arcas se compararon con las mismas métricas de dos sitios de "control" cercanos del fondo marino, que también estaban a una profundidad de 25 pies pero mucho más cerca de la costa (Figura 6D). Las mediciones mostradas se recolectaron inmediatamente después de la instalación de las Arcas con un lote inicial de corales translocados (noviembre de 2021) y 6 meses después de que un segundo lote de corales y ARMS sembrados se translocaron a las Arcas (mayo de 2022); luego se promediaron en ambos sitios (Arcas y sitios de control) para su comparación. Como los ARMS sembrados se transfirieron a las Arcas a los 6 meses posteriores al despliegue, la acumulación de comunidades biológicas en las estructuras durante el primer período de 6 meses se asoció con bioincrustaciones y reclutamiento natural.

El entorno de Arks exhibió mayores intensidades promedio de luz diurna (Figura 6A), velocidades de flujo promedio más altas (Figura 6C), concentraciones más bajas de carbono orgánico disuelto (Figura 6F) y menores fluctuaciones de diel en las concentraciones de oxígeno disuelto (Figura 6G) que los sitios de control bentónico. Las Arcas también mostraron comunidades microbianas con mayores proporciones de virus a microbio que los sitios de control (Figura 7A), impulsadas por una mayor abundancia de virus libres (Figura 7C) y una menor abundancia de microbios (Figura 7B) en el entorno de las Arcas de aguas medias. Las comunidades microbianas en los Arcas estaban compuestas, en promedio, de células físicamente más pequeñas que las comunidades microbianas en los sitios del fondo marino (Figura 7D). Las diferencias de temperatura entre los Arcas y los sitios de control no fueron significativas (Figura 6E). Todas las tendencias anteriores son consistentes con una mejor calidad del agua y comunidades microbianas más saludables en las Arcas que en los sitios de control. Estas condiciones persistieron durante los primeros 6 meses del despliegue, durante los cuales se desarrolló una comunidad biológica naciente en los Arcas a través de la translocación de nubbins de coral y el reclutamiento natural de la columna de agua y experimentó cambios sucesionales, así como mediante la adición de ARMS sembrados en las estructuras en el mes 6.

Supervivencia del coral
Una cohorte de corales que comprende ocho especies y diversas morfologías se distribuyó a los Arcas y sitios de control bentónicos tanto después de la instalación de las Arcas (mes 0) como después de la adición de los ARMS sembrados en el mes 6. Las colonias parentales originales de cada especie de coral se fragmentaron en nubbins (2-8 cm en una dimensión dada) y se unieron a placas de coral de piedra caliza (cuatro a cinco nubbins por placa de 20 cm2) que se distribuyeron por igual tanto en las Arcas como en los sitios de control, asegurando que las mismas especies y genotipos estuvieran representados tanto en los sitios de Arcas de aguas medias como en los sitios de control. La supervivencia de estos corales translocados se evaluó cada 3 meses en las Arcas y sitios de control. Nueve meses después de la translocación de la primera cohorte de corales, más corales seguían vivos en las Arcas (80%, Figura 8) en comparación con los sitios de control (42%, Figura 8).

Figura 1: Diagrama que muestra los componentes estructurales de dos estructuras completamente instaladas del Arca de Coral. A la izquierda, se muestran las estructuras "Shell" y "Two-Platform" (derecha) Coral Arks, junto con dos métodos para proporcionar flotabilidad positiva y dos métodos para el anclaje. Abreviatura: ARMS = Autonomous Reef Monitoring Structures. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Diseño, despliegue y transferencia de unidades ARMS. (A-D) ARMAS DE PVC y (E-H) ARMAS de piedra caliza desde sitios de siembra del fondo marino hasta Arcas de Coral. (A) Crédito de la foto a Michael Berumen. (B) Crédito de la foto a David Littschwager. Abreviaturas: PVC = cloruro de polivinilo; ARMS = Estructuras autónomas de monitoreo de arrecifes. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Imágenes que representan las etapas de despliegue de Coral Arks, incluido el transporte al sitio y la instalación completa. (A-C) Tipo de proyectil y (D-F) Sistemas de tipo de dos plataformas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Características de arrastre de las estructuras del Arca "Shell" basadas en modelado, pruebas experimentales de remolque y validación de campo en relación con el arrastre de una esfera de la misma escala aproximada. "ARK1" y "ARK2" son estructuras "Shell" Ark idénticas instaladas en el mismo sitio en Vieques, Puerto Rico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Valores netos de flotabilidad medidos para dos Arcas "Shell" en Vieques, Puerto Rico. Se muestran la velocidad del agua (eje derecho, colores medios), la flotabilidad neta (eje izquierdo, colores claros) y la resistencia/tensión calculada en la línea de amarre (eje izquierdo, colores oscuros) para "Shell" Ark 1 (azul) y "Shell" Ark 2 (verde). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Métricas de calidad del agua asociadas con las Arcas "Shell" y los sitios de control del fondo marino en Vieques, Puerto Rico, inmediatamente después de la instalación y 6 meses después. (A) intensidad de luz diurna, (B) velocidad actual, (C, D) fotos tomadas 6 meses después de la instalación, (E) temperatura, (F) carbono orgánico disuelto, (G) cambios en los niveles de oxígeno disuelto en las Arcas versus sitios de control durante 6 meses. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7: Métricas asociadas con las comunidades microbianas asociadas a la columna de agua en las Arcas "Shell" y los sitios de control del fondo marino en Vieques, Puerto Rico inmediatamente después de la instalación y 6 meses después . (A) Relación virus-microbio, (B) abundancia de células bacterianas, (C) abundancia de virus libres y (D) tamaño promedio de células bacterianas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 8: Proporción de corales sobrevivientes en las Arcas "Concha" y sitios de control del fondo marino en Vieques, Puerto Rico durante los primeros 9 meses después de la translocación. Las imágenes representan el estado de una sola placa de coral en los Arcas (arriba) y en los sitios de control bentónicos (abajo) inmediatamente después de la translocación (izquierda) y 6 meses después de la translocación (derecha). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Tabla 1: Consideraciones de construcción y diseño de ARMS. Abreviaturas: ARMS = Autonomous Reef Monitoring Structures; PVC = cloruro de polivinilo. Haga clic aquí para descargar esta tabla.

Tabla 2: Consideraciones de diseño de Coral Arks. Abreviaturas: PVC = cloruro de polivinilo; ARMS = Estructuras autónomas de monitoreo de arrecifes; HDPE = polietileno de alta densidad. Haga clic aquí para descargar esta tabla.

Archivo complementario. Haga clic aquí para descargar este archivo. 

Los autores no tienen intereses financieros contrapuestos u otros conflictos de intereses.