Arche della barriera corallina: un mesocosmo in situ e un kit di strumenti per l'assemblaggio delle comunità della barriera corallina

Le arche coralline possono rispondere a domande chiave su come le comunità marine si riuniscono, cambiano nel tempo e rispondono alle mutevoli condizioni ambientali, incluso il modo in cui la biologia cambia l'ambiente abiotico. Le arche coralline forniscono una piattaforma di ricerca replicabile, scalabile e regolabile verticalmente per la costruzione e la sperimentazione con le comunità della barriera corallina nel loro ambiente naturale e su scala ecosistemica. Questo metodo di combinare ARMS e arche per costruire mesocosmi ecosistemici può essere applicato alle comunità marine bentoniche che vivono in tutto il pianeta, in particolare quelle che si trovano nelle zone costiere.

Dopo aver trasportato le viti di sabbia al benthos, posizionare la vite a sabbia in posizione verticale e seppellire la vite a sabbia ruotandola fino a quando il primo disco non è stato coperto di sabbia o macerie sciolte. Posizionare una barra girevole metallica lunga cinque piedi attraverso l'occhio dell'ancora, in modo che la maggior parte della barra girevole sporga da un lato dell'occhio. Mentre si cammina, o si nuota in cerchio sul benthos, avvitare la vite a sabbia nel substrato fino a quando solo l'occhio rimane sporgente dal benthos.

Installare tre viti a sabbia in uno schema triangolare collegato da una briglia a catena per una maggiore potenza di tenuta. Per assemblare il telaio geodetico, avvitare un dado esagonale in acciaio inossidabile su un bullone in acciaio inossidabile da 2,5 pollici a 3/4 della parte superiore del bullone. Inserire il bullone in uno dei fori rivolti verso l'interno sul montante e fissarlo con un dado di bloccaggio per evitare che il mozzo scivoli lungo la lunghezza del montante.

Ora, spingere l'estremità di ogni puntone attraverso uno dei fori del mozzo. Fissare un altro bullone attraverso il foro esterno del montante e terminare con un dado di bloccaggio per evitare che il montante scivoli fuori dal mozzo. Ripetete l'operazione per tutti e cinque i montanti in un unico mozzo.

Quindi aggiungere mozzi e puntoni fino a quando la sfera geodetica non viene assemblata. Dopo aver srotolato la fune metallica in acciaio inossidabile da 1/8 di pollice, iniziare a infilarla attraverso i montanti. Crea 12 anelli di fascette in nylon delle dimensioni di un dollaro d'argento, uno per ogni mozzo.

Mentre la fune metallica viene infilata attraverso i montanti, passare la corda attraverso l'anello di fascetta zip al mozzo, quindi continuare con il puntone successivo. Continuare a infilare la fune metallica attraverso tutti i montanti collegati al centro di ciascun vertice dall'anello di fascetta zip. Dopo aver infilato il cavo al punto di partenza, tirare i passanti della cerniera usando le pinze per avvicinare le lunghezze della fune metallica.

Montare un morsetto per cavi in acciaio inossidabile da 1/2 pollice su tutte le lunghezze della fune metallica e stringere saldamente. Ripetere l'operazione per tutti i vertici della struttura. Ora, accoppia e blocca entrambe le estremità del filo metallico usando tre morsetti per cavi da 1/2 pollice.

Aggiungi il sistema di sartiame composto da due lunghezze di tre per otto pollici cavo in acciaio inossidabile che viene fatto ruotare idraulicamente su un occhio a ciascuna estremità. Passare le estremità inferiori del cavo attraverso la parte superiore e inferiore dell'arca, montando i tappi terminali sui mozzi superiore e inferiore usando un mazzuolo. Un sistema di tenditori al centro collega le due lunghezze del cavo inossidabile.

Avvitare i golfari nel tenditore e stringerli fino a quando non c'è una tensione sufficiente sulla struttura per rendere rigido il sistema. Aggiungi ogni griglia in fibra di vetro stampata tagliata in due mezzi pentagoni all'interno dell'arca usando fascette resistenti da 250 libbre per ancorare i lati della piattaforma ai montanti dell'arca. Posizionare una lunghezza di trave a I in fibra di vetro per unire entrambe le metà della piattaforma in fibra di vetro sotto la struttura e fissare la parte inferiore della piattaforma utilizzando due bulloni a U in acciaio inossidabile e fissare con dadi di bloccaggio con inserto in nylon.

Ripeti per le altre quattro travi a I, distribuendole equamente lungo la lunghezza della piattaforma. Questo unisce e sostiene le due metà della piattaforma, creando un pentagono completo. Stringere le fascette resistenti ai bordi della piattaforma e tagliare l'eccesso.

Alla fine di questa fase, la piattaforma interna è saldamente integrata nella struttura dell'arca. Utilizzare il filo di mousing in acciaio inossidabile per posizionare le estremità del tenditore e tutte le catene. Alla fine di questa fase, l'arca avrà due piattaforme integrate, attacchi superiori e inferiori per il fissaggio dell'hardware e un cavo centrale che sopporta la maggior parte della forza di tensione posta sulla struttura tramite ancoraggio e galleggiabilità positiva.

Una volta che il telaio è completamente assemblato, installare il telaio geodetico nel sito di distribuzione. Per misurare il peso in acqua delle arche, collegare la cella di carico sommergibile a un blocco e affrontare il sistema di pulegge per trasferire temporaneamente la tensione sulla linea di ormeggio al sistema estensimetrico. Attacca la base del blocco e affronta in una posizione sicura sul sistema di ormeggio dell'arca, come un punto intermedio di grillo o a un'ancora sul fondo del mare.

Fissare la parte superiore della cella di carico in una posizione sicura sulla struttura di montaggio dell'arca. Senza rimuovere o alterare i componenti di ormeggio sull'arca, tirare la linea attraverso il blocco e il sistema di placcaggio e puleggia in modo tale che la tensione venga trasferita dal sistema di ormeggio dell'arca al sistema di pulegge, cecchiando la linea ad ogni tiro. Assicurarsi che la linea di ormeggio sia completamente allentata per consentire all'estensimetro di raccogliere le misurazioni della tensione.

Dopo almeno diversi minuti di raccolta dati, trasferire lentamente la tensione dal blocco e dal sistema di pulegge alla linea di ormeggio dell'arca. Assicurarsi che le catene e gli altri componenti dell'ormeggio siano correttamente posizionati e sicuri. La risposta di due strutture di conchiglie mostra una forza di trascinamento inferiore a 10 chilogrammi e galleggiamenti netti di 82,7 e 83,0 chilogrammi.

Le velocità attuali durante il periodo di misurazione erano relativamente stabili a circa 20 centimetri al secondo. L'ambiente dell'arca ha mostrato intensità di luce diurna medie più elevate, velocità medie di flusso più elevate, concentrazioni di carbonio organico disciolto più basse e fluttuazioni di diel inferiori nelle concentrazioni di ossigeno disciolto rispetto ai siti di controllo bentonico situati alla stessa profondità. Le differenze di temperatura tra le arche e i siti di controllo erano insignificanti.

Le arche hanno anche mostrato comunità microbiche con rapporti virus/microbi più elevati rispetto ai siti di controllo, guidati da una minore abbondanza di microbi e una maggiore abbondanza di virus liberi nell'ambiente dell'arca a mezz'acqua. Le comunità microbiche sulle arche erano composte in media da cellule fisicamente più piccole rispetto alle comunità microbiche nei siti del fondo marino. La sopravvivenza dei coralli traslocati sperimentalmente è stata valutata ogni tre mesi presso le arche e i siti di controllo.

Nove mesi dopo la traslocazione della prima coorte di coralli, più coralli erano ancora vivi nelle arche rispetto ai siti di controllo. I sistemi di arca corallina sono progettati per progetti di monitoraggio ecologico a lungo termine, quindi i sistemi di ancoraggio e i progetti strutturali dovrebbero essere selezionati considerando sia le condizioni normali che quelle estreme nei siti di distribuzione. I fattori abiotici associati alle comunità di arche coralline possono essere regolati modificando la profondità dei sistemi, consentendo indagini su come le comunità virali e microbiche della barriera corallina rispondono alle mutevoli condizioni ambientali.