方法論記事

サンゴ礁の箱舟:サンゴ礁のコミュニティを組み立てるための その場 のメソコスムとツールキット

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DOI：

10.3791/64778

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2023年1月6日

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1Department of Biology, San Diego State University, 2Energy and Environmental Sciences Branch, Naval Information Warfare Center (NIWC) Pacific, 3Coastal Monitoring Associates, 4Department of Marine Microbiology and Biogeochemistry, NIOZ Royal Netherlands Institute for Sea Research, 5Computational Science Research Center, San Diego State University, 6Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, 7Department of Organismic and Evolutionary Biology, Harvard University

この記事について

サマリー

コーラルアークと呼ばれる係留された水中測地線構造は、沖合を含む以前は機能しなかった地域でサンゴ礁コミュニティを構築、監視、および混乱させるために使用できる、モジュール式でスケーラブルで垂直方向に調整可能な研究プラットフォームを提供します。

要約

サンゴ礁は、マルチレベルの栄養構造をサポートし、高光レベル、急速な水流、低栄養素レベルなどの好ましい水質条件で成長すると、繁栄し、最大の生態系サービスを提供します。水質の悪さやその他の人為的ストレス要因は、ここ数十年でサンゴの死亡率を引き起こし、多くのサンゴ礁で栄養的な格下げと生物学的複雑さの喪失につながっています。栄養ダウングレードの原因を逆転させる解決策は、サンゴ礁を回復する努力が最初にサンゴの死亡率を引き起こしたのと同じ減少した条件でしばしば試みられることが多いため、とらえどころのないままです。

Coral Arksは、積極的に浮力のある中水構造であり、長期的な研究プラットフォームとして使用するために健康なサンゴ礁のメソコスムを組み立てるために、移動して自然に採用されたサンゴに、水質条件の改善と不可解な生物多様性を提供するように設計されています。パッシブ沈降装置である自律サンゴ礁監視構造(ARMS)は、不可解なサンゴ礁の生物多様性をコーラルアークスに移すために使用され、それによって自然の募集を「後押し」し、サンゴの健康への生態学的サポートに貢献します。アークの2つの設計をモデル化して実験的にテストし、構造物の抗力特性を評価し、流体力に対する応答に基づいて中水中での長期安定性を評価しました。

次に、カリブ海の2つのサンゴ礁サイトにアークス構造の2つの設計を設置し、アークスの環境に関連するいくつかの水質指標を経時的に測定しました。展開時と6か月後、コーラルアークスは、より高い流量、光、溶存酸素、移動したサンゴのより高い生存率、同じ深さの近くの海底サイトと比較して堆積と微生物化の減少など、サンゴ礁機能の強化された指標を示しました。この方法は、深さやサイトなどの展開パラメータを変更することで地域の水質条件を調整できるサンゴ礁コミュニティを構築するための適応性のある長期的なプラットフォームを研究者に提供します。

概要

世界中で、サンゴ礁の生態系は、生物多様性が高く、サンゴが優勢な底生生物群集から、芝や肉質の大型藻類が優勢な多様性の低い群集への移行を遂げています1,2,3。サンゴ礁の劣化のメカニズムの特徴付けにおける数十年の進歩は、微生物とマクロ生物のコミュニティの間のリンクがこれらの移行のペースと深刻さをどのように高めるかを明らかにしました。たとえば、人間の集団によるサンゴ礁の乱獲は、放牧されていない藻類からの過剰な光合成由来の糖がサンゴ礁の微生物群集にエネルギーをシャントする栄養カスケードを開始し、病因を促進し、サンゴの衰退を引き起こします4,5,6。この栄養的な格下げは、水質の低下に起因するサンゴ礁の生物多様性の喪失によって強化されています7,8。メソコズムレベルの実験は、生物多様性を高め、水質を改善することにより、サンゴ礁群集の栄養的な格下げをよりよく理解し、軽減するために使用できますが、ロジスティック上の課題により、これらの研究をその場で実施することは困難です。

サンゴ礁の栄養的な格下げの結果は、不可解な生物多様性の広範な喪失であり、その多くは特徴付けられていないままです7,9。サンゴは、捕食者の防御10、清掃11、競合する藻類の放牧12,13、およびサンゴ礁の水化学の調節14,15に不可欠な役割を果たすことにより、健康をサポートする多様な一連の不可解なサンゴ礁生物(「クリプトバイオータ」)に依存しています。最近まで、目視調査の方法論的限界のために、サンゴ礁のクリプトバイオータはサンゴ礁の生態学の文脈で過小評価され、十分に理解されていないため、サンゴ礁の修復または再建の取り組みで考慮されることはめったにありません。過去10年間で、自律サンゴ礁モニタリング構造(ARMS)と呼ばれる標準化された集落ユニットとハイスループットシーケンシングアプローチを組み合わせることで、サンゴ礁のクリプトバイオータのより良い収集と特性評価が可能になりました16,17。ARMSは、ほとんどすべての既知のサンゴ礁の生物多様性の代表者を受動的に募集し、サンゴ礁規模のプロセスにおける不可解な生物の多数の機能的役割を明らかにするのに役立ちました9、18、19、20、21、22、23。したがって、これらの集落ユニットは、栄養構造を維持するために不可欠な放牧、防御、局所水質の向上などの生物学的に媒介されたメカニズムを備えた、より無傷のサンゴ礁コミュニティを組み立てるために、サンゴと一緒に不可解なサンゴ礁生物相を移動させるメカニズムを提供します。

サンゴが優勢なサンゴ礁は、高照度、低栄養素、および十分に酸素化された環境で繁栄します。都市化、農業、乱獲などの人間の活動は、流出24,25の堆積物、栄養素、金属、およびその他の化合物を増加させ、生物地球化学的循環を変えることにより、多くのサンゴ礁の水質を低下させました26。次に、これらの活動は、窒息、エネルギー枯渇、堆積に関連する汚染物質の供給27,28、サンゴと競合する大型藻類の成長の促進29、微生物病原体の豊富さの増加6,30,31、および不可解な無脊椎動物を殺す低酸素ゾーンの作成を通じて、サンゴ礁のコミュニティを劣化させます32,33.これらおよびその他の「局所的な影響」は、気温の上昇やpHの低下など、海洋条件の地域的および世界的な変化によって悪化し、サンゴやその他のサンゴ礁生物の状態をさらに悪化させます34,35。底生-水界面では、具体的には、底生生物群集の呼吸および光合成動態がpHと溶存酸素のダイエル変動を引き起こし、高度に劣化したサンゴ礁でより顕著になり、底生無脊椎動物が耐えられない条件を作り出します32,36,37,38.したがって、適切な水質条件を提供することは、機能するサンゴ礁コミュニティを構築するために不可欠ですが、ますます多くのサンゴ礁がさまざまな劣化状態に閉じ込められているため、これは依然として困難です。

サンゴと底生生物の基本的な不可解な分類群が直面する課題の多くは、ここでは海面と海底の間の水柱の設定として定義される中水への移動によって克服される可能性があります。中水環境では、水質が改善され39,40、沈降が減少し、海底からの距離が底生代謝に関連するパラメータの変動を減衰させます。これらの特性は、陸上由来の流出などの陸上の人為的影響が海岸からの距離とともにますます希薄になる沖合に移動することによってさらに改善されます。ここでは、中水中の水質条件の改善を活用し、サンゴ礁コミュニティの集合のために固定された積極的に浮力のある構造に不可解な生物多様性を組み込むアプローチであるCoral Reef Arksを構築、展開、および監視するためのプロトコルを紹介して提供します。

コーラルリーフアークスシステム、または「アーク」は、(1)底生生物の上に高く吊り下げられた剛性測地線プラットフォームと(2)サンゴ礁のクリプトバイオータを近くの底生地域から移動させる生物で覆われた、または「播種された」ARMSの2つの主要なコンポーネントで構成され、それによって自然の募集プロセスを補完して、移動したサンゴ礁に、より多様で機能的なサンゴ礁コミュニティを提供します。測地線構造は、強度を最大化し、建築材料(したがって重量)を最小限に抑え、リーフマトリックスに類似した内部の乱流環境を作成するために選択されました。

2つの設計の箱舟は、カリブ海の2つのフィールドサイトに首尾よく設置され、現在、サンゴ礁コミュニティの確立と生態学的継承の研究に使用されています(図1)。Coral Arksの構造は長期的な研究プラットフォームとなることを目的としているため、この原稿の主な焦点は、これらの構造を設置、設置、監視、および維持して、中水中環境での安定性と寿命を最大化するためのプロトコルを説明することです。モデリングと水中試験の組み合わせを使用して、構造の抗力特性を評価し、予想される流体力に耐えるように設計を調整しました。設置後、サンゴ礁のコミュニティは、活発な転座(サンゴと播種されたARMSユニット)と自然な募集の組み合わせを通じて、同じ深さの箱舟と近くの底生生物防除サイトに設立されました。箱舟の水質条件、微生物群集のダイナミクス、およびサンゴの生存は、初期の連続期間のいくつかの時点で文書化され、底生の対照サイトと比較されました。今日まで、中水中のコーラルアーク環境に関連する条件は、同じ深さの隣接する底生制御サイトと比較して、サンゴとそれに関連する不可解なコンソーシアムにとって一貫してより有利でした。以下の方法では、サイトの選択方法や Coral Arks 構造の設計と展開方法など、Coral Arks アプローチを複製するために必要な手順について説明します。コーラルアークを監視するための推奨されるアプローチは、 補足ファイル1に含まれています。

プロトコル

注:技術図面、図、写真など、ARMSおよびCoral Arks構造の製造、展開、および監視に関する詳細情報は、 補足ファイル1に記載されています。アークスおよびARMS構造物の設置を含む水中作業を含むプロトコルのセクションは、3人のダイバー(スキューバ)と2人の表面サポート要員のチームによって実施されることが推奨されています。

1. ARMSの組み立てと展開

注:ARMSは、サンゴ礁のハードボトム基板の3次元の複雑さを模倣するPVCまたは石灰岩の基材から作られた約1フィート3(30 cm3)の構造です。表 1 では、プロジェクトの考慮事項が異なる場合の ARM の 2 つの設計について説明します。ARMSは、不可解な生物相によるコロニー形成を最大化するために、アークスに移管する前に1〜2年間配備することをお勧めします。

  1. ポリ塩化ビニールの腕
    注意: このプロトコルで参照されている(および材料の表にリストされている)既製のコンポーネントは、インペリアル単位を使用して説明されています。製造された材料は、メートル単位を使用して記述されます。コンポーネントの製造に関する技術図面を含む詳細な製造手順は、補足ファイル1のセクション1に記載されています。
    1. 集会
      1. 厚さ1/2インチのPVCベースプレートの中央の穴に4本の1/4インチ20インチ、8インチの六角頭ボルトを挿入します。次に、ボルトが垂直を向くように反転させます。
      2. 各ボルトにナイロンスペーサーを追加し、厚さ1/4インチのPVC 9インチx9インチのプレートを追加します。これにより、地板と最初のスタッキングプレートの間にオープンレイヤーが作成されます。
      3. 反対側の角にある2本のボルトに長いクロススペーサーを追加し、残りのボルトに2本の短いクロススペーサーを追加して、「X」を形成します。別のPVCスタッキングプレートを追加して、閉じた層を作成します。
      4. ボルトに7〜9枚のプレート層が追加されるまで、ステップ1.1.1.2とステップ1.1.1.3を繰り返し、開いた層と閉じた層を交互に繰り返します(補足ファイル1-図S5)。
      5. 各ボルトの上部にワッシャー、六角ナット、ナイロンインサートロックナットを追加し、しっかりと締めます。
    2. 展開のために、組み立てられたPVC ARMSをターゲット展開サイトに輸送し、転送中にARMSを100μmメッシュで覆い、小型の移動性無脊椎動物を保持します(補足ファイル1-図S6)。健康なサンゴ礁コミュニティのすぐ近くにあるサンゴ礁のハードボトム基質のパッチを見つけます。
      注:特定の展開場所は、米国海域の絶滅危惧種法にリストされた種の重要な生息地を回避するなど、地域の規制と許可規定を考慮して選択する必要があります。
      1. 鉄筋と木槌で1/2の長さの3を使用して、鉄筋がベースプレートの端に対して張力を発生させるように、わずかに外側に角度を付けて鉄筋をベース石灰岩に叩き込み、ARMSを四隅すべてで底生生物に固定します(図2A、B)。
      2. または、頑丈なケーブルタイを使用してARMSのチェーンを接続し、チェーンの端を硬化したコンクリートバッグで固定します(図2C および 補足ファイル1-図S6)。
  2. ライムストーンアームズ
    1. 組み立ての場合は、未完成の石灰岩またはトラバーチンタイルの12インチx12から始めます(図2)。石灰岩のARMS内部の望ましい複雑さを特定します。
      注:2 cm3の立方体を使用することをお勧めします。代替設計と考慮事項は、補足ファイル 1 のセクション 2 に記載されています。
      1. ウェットタイルソーを使用して、いくつかの未完成のタイルを2 cm2 の正方形のスペーサー(~250)にカットします。
      2. トラバーチンタイルをARMSレイヤーに必要な形状にカットします。PVC ARMSと同様に、12インチx12の正方形を使用し、スペーサーで重ねて1フィート3 の立方体を形成します(補足ファイル1-図S8)。
      3. 2部構成の無毒のマリングレードエポキシを使用して、事前に描画されたグリッドパターンに沿って、小さなトラバーチン片を大きなトラバーチン層状プレートに接着します。
      4. 積み重ねたときに目的のARMS高さを達成するいくつかのレイヤーを準備します。メーカーの推奨に基づいてエポキシを硬化させます。
      5. エポキシを使用してARMSスタッキングプレートを組み立て、各層をその上の層に接着します。
        注意: ARMSの高さは、希望する重量と内部の複雑さによって異なります。最終的なサイズは約1フィート3 が推奨されます。
      6. エポキシを直射日光の当たる場所で24時間硬化させてから展開してください。
    2. 展開のために、組み立てられた石灰石ARMSをターゲット展開サイトに輸送します。健康なサンゴ礁コミュニティのすぐ近くにあるサンゴ礁のハードボトム基質のパッチを見つけます。
      注:特定の展開場所は、米国海域の絶滅危惧種法にリストされた種の重要な生息地を回避するなど、地域の規制と許可規定を考慮して選択する必要があります。
      1. ミルククレートとリフトバッグを使用してARMSを底生生物に輸送します。石灰岩のARMSをデッドリーフマトリックス(ライブロック)にくさびで留めます。砂底の生息地や、芝藻類や底生シアノバクテリアマットが大量に定着している生息地は避けてください。
      2. 石灰岩のARMSを岩だらけの張り出しや露頭の隣に配置して、波の作用や高潮から保護します。

2.コーラルアークスの組み立てと展開

注: 表 2 では、さまざまなプロジェクト パラメーターを使用した場合の Coral Arks の設計上の考慮事項について説明します。サブ要素(支柱、ハブ、プラットフォーム、係留コンポーネント、および正の浮力)の寸法は、最終的なコーラルアーク構造の希望のサイズと重量に応じて変更できます。

  1. アンカーシステムの設置
    注:アンカーシステムは、アークの設計、嵐の頻度、底のタイプ、サイトの露出、プロジェクトの期間、抗力、流れ、浮力による予想される力など、サイトおよびプロジェクト固有の考慮事項に基づいて選択してください。係留システムの選択に関する洞察については、PADI41 を参照してください。
    1. 砂底や緩い瓦礫の生息地では砂ねじを使用してください。
      1. 砂ねじを底生生物に運びます。サンドスクリューを直立させ、最初のディスクが砂または緩い瓦礫で覆われるまでサンドスクリューをひねって埋めます。
      2. アンカーの目に長さ5フィートの金属製のターニングバーを置き、ターニングバーの大部分が目の片側から突き出るようにします。
      3. 底生生物の上を円を描くように歩いたり泳いだりしながら、底生生物から目だけが突き出るまで砂ねじを基板にねじ込みます(補足ファイル1-図S20)。
      4. 保持力を高めるために、チェーンブライドルで接続された三角形の3つの砂ネジを取り付けます(補足ファイル1-図S20)。
    2. ハードボトムおよび炭酸塩ベースロックの生息地でハラスアンカーを使用してください。
      1. アイボルトと水中ドリル(電気または空気圧)で9-12をアンカーサイトに輸送します。
      2. 水中ドリルと直径1の石積みホールソーを使用して、ベースロックに深さ9インチ、幅1インチの穴を開けます。七面鳥のバスターを使用して、穴から余分な素材を定期的に取り除きます。
      3. ポルトランドセメントまたはマリングレードのエポキシで穴を埋めます。アイボルトシャフトを穴に押し込み、残りの隙間をセメントまたはエポキシで埋めます。
      4. セメント/エポキシを5日間硬化させます。
      5. 保持力を高めるために、チェーンブライドルで接続された三角形のパターンで3つのハラスアンカーを取り付けます。
    3. 既存の係留ブロックや重い破片要素がある場所では、ブロックタイプの係留を使用してください。
      注:新しい係留ブロックの設置には、はしけに取り付けられたクレーンなどの商用グレードの設置機器が必要であり、範囲の狭いプロジェクトにはお勧めしません。
      1. 係留システムを既存の重い破片要素(沈没船、エンジンブロック)または既存の係留ブロックアイにハードウェアとタックル を介して 取り付けます。
      2. 金属係留コンポーネントが同様の金属で作られ、犠牲陽極を使用してガルバニック腐食から保護されていることを確認してください。
  2. 1V周波数構造(2プラットフォーム)
    注意: コンポーネントの製造に関する技術図面を含む詳細な製造手順は、 セクション 4 の 補足ファイル1.このプロトコルで参照されている既製のコンポーネント(および 材料表)はインペリアル単位を使用して記述されます。
    1. 1V測地線フレームの組み立て
      1. 1 / 4-20ステンレス鋼の六角ナットを、ボルトの上部まで3/4の1 / 40 2.5インチステンレス鋼ボルトにねじ込みます。ストラットの内側に面した穴の1つにボルトを挿入します。
      2. ロックナットをネジの反対側に固定し、PVCとしっかりと嵌合するまで締めて、ハブが支柱の長さを滑り落ちないようにします。
      3. 支柱の反対側と残りの29本の支柱についても繰り返します。
      4. 各支柱の端をハブの穴の1つに押し込み、別のボルトを支柱の外側の穴に通し、支柱がハブから滑り落ちないようにロックナットで仕上げます (補足ファイル1-図S24)。
      5. 1つのハブの5つの支柱すべてに対して繰り返し、測地線球が組み立てられるまでハブと支柱を追加し続けます(補足ファイル1-図S24)。
      6. 1/8インチのステンレス鋼ワイヤーロープをほどき、支柱に通し始めます。ナイロン製のケーブルタイから、銀のドルほどの大きさの12個のループをハブごとに1つずつ作成します。ワイヤーロープが支柱に通されているので、ハブの結束バンドループにロープを通してから、次の支柱に進みます。
        注:いくつかの支柱が繰り返されます。
      7. ワイヤーロープがすべての支柱に通され、各頂点の中央で結束バンドループで接続されるまで、ねじ切りを続けます。
      8. ケーブルを始点に戻します。ペンチを使用して、結束バンドループを引っ張って可能な限り最小のサイズに縮小し、ワイヤーロープの長さを近づけます。1/2インチのステンレス鋼ケーブルクランプをすべてのワイヤーロープの長さに取り付け、しっかりと締めます。
      9. 構造のすべての頂点に対して繰り返します。
      10. ワイヤーロープの開始長さと終了長さを嵌合させ、3つの1/2インチケーブルクランプを使用してこれらをクランプします。
        注意: ワイヤーロープ(破壊強度:2,000ポンド)は、構造物にかかる荷重の大部分を支え、構造を大幅に強化するはずです。
      11. リギングシステムを追加します, 両端で油圧で目にスワージュされた3/8インチのステンレス鋼ケーブルの2つの長さで構成されています.ケーブルが箱舟の長さ全体を通過するように、PVCエンドキャップをスエージの間に取り付け、係留/ブイラインアタッチメントの上部と下部に目を向けます。中央のターンバックルシステムは、2つの長さのステンレスケーブルを接続します。
      12. ケーブルの下端を箱舟の上部と下部に通し、木槌を使用してエンドキャップを上部と下部のハブに取り付けます。アイボルトをターンバックルにねじ込み、システムを硬くするのに十分な張力が構造になるまで締めます(補足ファイル1-図S24)。
      13. 頑丈な250ポンドの結束バンドを使用して、250つの半五角形にカットされた各成形グラスファイバー格子を箱舟の内部に追加し、プラットフォームの側面を箱舟の支柱に固定します(補足ファイル1-図S24)。
      14. 構造の下に、グラスファイバープラットフォームの両半分を結合するように、グラスファイバーIビームの長さを1つ配置します。2本の1/4インチ20ステンレス鋼Uボルトを使用して、プラットフォームの下側に固定します。
      15. 他の4つのIビームについても繰り返し、プラットフォームの長さに均等に分配します。これは、プラットフォームの2つの半分を結合してサポートし、完全な五角形を作成します。
      16. プラットフォームの端にある頑丈な結束バンドを締め、余分な部分を切り取ります。このステップの最後に、内部プラットフォームはArk構造にしっかりと統合されます(補足ファイル1-図S24)。
      17. ステンレス鋼のマウスワイヤーを使用して、ターンバックルの端とすべてのシャックルをマウスで移動します。このステップの最後に、アークには2つの統合プラットフォーム、ハードウェア接続用の上部と下部のアタッチメント、およびアンカーと正の浮力 を介して 構造物にかかる張力の大部分に耐える中央ケーブルがあります。
    2. 測地線フレームへの係留索の取り付け
      注意: 係留システムは、すべての個々の係留コンポーネントの破壊強度が、周囲および極端な環境条件のために予想される最大負荷を超えるように設計する必要があります。係留システム設計における流体力学モデリングの使用の説明については、代表的な結果を参照してください。個々の要素が故障した場合にシステムに冗長性を追加するため、箱舟と海底アンカーシステムの複数の取り付けポイントに負荷を分散することをお勧めします。
      1. 係留索とハードウェアを設計して、アークベースとアンカーシステム間の安全な接続を確保します(例については 図1 を参照してください)。
        注:係留システムは、アーク構造の正中線が30mの深さに配置されるように設計することをお勧めします。
      2. ダブルスプライスラインの上部を手錠で箱舟のベースアイに接続します。高強度のステンレス鋼のスイベルシャックルをこのラインのベースに接続します(図1および補足ファイル1-図S25)。
      3. ダブルスプライスラインの上部をスイベルシャックルのベースに接続します。この行の下部はアンカーシステムに接続します(図1および補足ファイル1-図S25)。
    3. 配備場所への箱舟の輸送
      1. 箱舟をフラットベッドトラック で 、配備場所に隣接するビーチ(砂の入り口のあるニアショア展開)またはボート発射場(船舶配備)に輸送します。
      2. 220ポンドのリフトバッグを1/2インチのシャックルを使用して、箱舟の上部のステンレスアイに取り付けます。
      3. 海底アンカーに取り付けるためのハードウェアを含む係留索を箱舟の基部に取り付けます。
      4. Aフレームまたはダビットのない船から展開する場合は、箱舟を船に積み込み、ボートから簡単に水中に転がすことができます(高い砲手を備えた船首や船外エンジンを備えた船尾は避けてください)。
      5. 岸から展開する場合は、リフトバッグを空気で満たすのに十分な深さになるまで、箱舟を水中に転がします(図3)。
      6. 箱舟を泳ぐ、曳航する、または表面の固定場所に輸送します(図3)。
    4. 係留システムへの箱舟の取り付け
      注:この段階では、アークシステムはリフトバッグでアンカーサイトの上の表面に浮かんでいます。以下のタスクはスキューバダイビングで水中で行われ、少なくとも3人のダイバーのチームが必要です。
      1. リフトバッグからゆっくりと空気を排出し、アンカーシステムへの制御された降下を実行します。
      2. 箱舟の基部にある係留金具をアンカーシステムに取り付けます。
      3. リフトバッグに空気を充填してアークスシステムの正の浮力を高め、監視コンポーネントの構造的完全性を検査します。シャックルが正しく装着され、アンカーがしっかりと固定されていることを確認します。マウスワイヤーを使用して、すべてのシャックルをマウスで移動します。
      4. 短いダブルスプライスされた長さのラインの目を、シャックルでArksシステムの上部の目に接続します。ポリフォームのインフレータブル係留ブイをこのラインのもう一方の端にシャックルで接続します(補足ファイル1-図S25)。
      5. 圧縮空気のポニーボトルに取り付けられた標準の低圧エアノズルアダプターを使用して、係留ブイを約75%の空気で満たされるまで空気で満たします。
      6. リフトバッグからゆっくりと空気を抜き、システムから取り外します。
      7. 石灰岩のARMSを利用するArksシステム用に、または生物学的質量の蓄積を補正するために、より大きなまたはより多くの係留ブイを追加します。
    5. 箱舟へのARMSの取り付け
      1. 播種場所からARMSを回収し、ARMS内に生息する小型の移動性無脊椎動物の喪失を防ぐために、100μmメッシュで裏打ちされた牛乳箱に入れます。
      2. ARMSを日陰の冷たい海水の浴槽でアークスのサイトに移します。
      3. ARMSを箱舟の上部または下部のプラットフォームに配置し、プラットフォーム全体に重量を均等に分散します。
      4. 頑丈なケーブルタイを成形グラスファイバープラットフォームとPVCまたはライムストーンARMSのベースの両方に通し、締めてARMSをアークフレームに固定します(補足ファイル1-図S25)。
  3. 2V周波数構造(シェル)
    注意: コンポーネントの製造に関する技術図面を含む詳細な製造手順は、 セクション 3 の 補足ファイル1.
    1. 2V測地線フレームの組み立て
      1. VikingDomeから提供されたガイドに従って、Ark取り付けフレームワークを組み立てます(補足ファイル1-図S11)。
      2. 長さ2.5インチの10/32ステンレスボルトにワッシャーを追加します。ストラットの端にある2つの穴の1つにボルトを挿入し、内側の面(S1またはS2ストラットに固有の穴)にSTARコネクタを追加し、ロックナットで固定します。
      3. 2番目のボルト穴についても繰り返します。構造が完全に組み立てられるまで、ロックナットを締めずに続けます(補足ファイル1-図S12)。
      4. Ark取り付けフレームワークを締めます。ステップ2.3.1.1の終わりに、ストラット-STAR接続は緩んで可鍛性になります。ソケットレンチ(ソケット10 mmまたは3/8インチ)とプラスドライバを使用して、ロックナットの締め付けを開始します。
      5. すべてのロックナットが締められるまで、ロックナットのナイロンインサートがボルトのねじ山に完全にかみ合うまで、構造全体を繰り返します。
      6. 係留手綱を取り付けるためのパッドアイを追加します。箱舟の基部にあるステンレスS1支柱にパッドアイを追加し、4本の3インチなべ頭ステンレス鋼ボルトで固定します。
      7. 1/4インチの20ロックナットを追加して締めます。合計5つの係留接続ポイントについて繰り返します(補足ファイル1-図S17)。
      8. 10個のARMSベースプレートを中央向きのN2 STARコネクタに取り付けます。ARMSベースプレートの中央の穴に3インチのなべ頭ボルトを配置します。ボルトシャフトに灰色のPVC突起を追加し、ベースプレートを構造内にして、N2 STARコネクタの中央の穴に通します。ワッシャーとロックナットを追加して締めます。
      9. 2つのブラケットを追加し、4つの3 1/4インチ六角頭ボルトとロックナットを使用して、ARMSベースプレートをストラットに固定します。すべてのロックナットを締めます。すべてのARMSベースプレートで同じ方向を維持します(補足ファイル1-図S15)。
      10. 20枚のサンゴプレートベースプレートを上向きの支柱に取り付けます。サンゴプレートのベースプレートの穴に4本の3in六角頭ボルトを通し、ブラケットとロックナットを使用して支柱に固定します。反対側についても繰り返します。ロックナットを締めて固定します(補足ファイル1-図S15)。
      11. 箱舟の中央の背骨に中央のロッドとトロールフロートを追加します。 箱舟の基部にある溶接パイプセグメントで変更されたSTARコネクタに、長さ8フィートのねじのないグラスファイバーロッドを挿入します。 構造内のねじ山のないグラスファイバーロッドに1インチのワッシャーと変更されていないトロールフロートを追加します。箱舟の上部のSTARコネクタにロッドを挿入し終えます。
      12. 変更されたSTARコネクタの金属チューブとロックナットをアーク内のロックロッドにボルトをはめ込みます。 トロールフロート(箱舟の上部)の下にぴったりと緑色のチューブクランプを追加し、締めます。
      13. 変更されたトロールフロートを、中央の穴に1で変更されたN2およびN1 STARコネクタの内側に取り付けます。露出したネジ付きグラスファイバーロッドの長い方の端にグラスファイバーワッシャーを追加します。
      14. トロールフロートが構造の内側に面するように、変更されたSTARコネクタ穴を通して固定します。別のグラスファイバーワッシャーとグラスファイバー六角ナットを追加します。レンチを使用し、フロートをひねって締めます(補足ファイル1-図S16)。
    2. 測地線フレームへの係留システムの取り付け
      1. 係留索とハードウェアを設計して、アークベースとアンカーシステム間の安全な接続を確保します(たとえば 、図1 を参照)。
        注意: 係留システムは、アーク構造の正中線が10mの深さに配置されるように設計することをお勧めします。
      2. アーク構造の基部にある各パッドアイを、高強度の7/16インチのステンレス鋼シャックルを備えた3/4インチのスペクトル線のダブルスプライス長の端にあるスプライスされたアイに接続します(補足ファイル1-図S17)。
      3. 1/2インチのスクリューピンシャックルを使用して、各スペクトルラインのもう一方の端を2つのステンレス鋼マスターリンクの1つに接続し、各リンクに2つまたは3つの接続があるようにします。
      4. 3/4インチのスイベルシャックルをマスターリンクの下部に取り付け、1インチのナイロンラインの目をステンレス鋼の指ぬきでつなぎ合わせます。
      5. 3/4インチのシャックルを目に取り付け、ナイロンラインのもう一方の端に指ぬきを付けます。このシャックルはアンカーシステムに接続します(補足ファイル1-図S17)。
    3. 展開サイトへの2Vアークの輸送
      注:シェルアークの展開には、アークをボートデッキから水中に転がすことができるように、フラットな船尾と船内エンジンを備えた船、または大きなダビットまたはAフレームを備えた船が必要です。
      1. 箱舟をフラットベッドトラック で ドックまたはマリーナに輸送します。
      2. 適切なサイズのフォークリフトを使用して箱舟を船に積み込みます(補足ファイル1-図S21)。
      3. 海底アンカーシステムに取り付けるためのダウンラインとハードウェアを含む係留ラインとハードウェアを箱舟のベースに取り付けます。
      4. 箱舟をアンカーサイトに輸送します(図3)。アンカーシステムの深さとほぼ同じ長さのラインを準備し、一方の端にシャックル、もう一方の端にブイを配置します。
      5. ラインのシャックル端をアンカーシステムに取り付け、ブイの端を水面に浮かせます。
      6. 箱舟を船尾甲板から安全に水中に転がすか、ダビットまたはAフレームを使用して箱舟を水中に展開します。ラインのブイ端を正の浮力のあるアークに取り付けて、構造がアンカーシステムの上に浮くようにします。
    4. 係留システムへの箱舟の取り付け
      注:この段階では、アーク構造はアンカーサイトの上の表面に浮かんでおり、統合された浮力要素(フロート)が浮遊力を提供します。以下のタスクはスキューバダイビングの水中で完了し、少なくとも3人のダイバーと2人の水上サポート要員のチームが必要です。
      1. ブロックとタックルプーリーシステムのトップブロックをアークの基部の安全な取り付けポイントに取り付け、海底に向かって降下しながらプーリーをほどき、下部ブロックをアンカーシステムに取り付けます(補足ファイル1-図S19)。
      2. 下部のブロックにラインを通してプーリーをかみ合わせ、箱舟を深く引っ張ります。ラインは、引っ張るたびにクリートにロックする必要があります(補足ファイル1-図S19)。
        注:初期正浮力が高いArksシステムの場合、最大の購入には6:1のブロックアンドタックルシステムを使用してください。重りをアークスシステムに一時的に取り付けて、構造物を沈めるために必要な浮力を減らすこともできます。
      3. ダウンラインと係留アタッチメントハードウェアをアンカーシステムに接続できるようになるまで、箱舟を深く引っ張り続けます。ワイヤーを使用してすべてのシャックルをマウスで移動します。
      4. すべての係留コンポーネントの完全性を検査します。シャックルが適切に装着され、アンカーがしっかりと固定されていることを確認します。
      5. ブロックからゆっくりと張力を移し、係留システムに取り組みます。ブロックとタックル、ウェイト、ブイラインを取り外します。
    5. 箱舟へのARMSの取り付け
      1. 播種場所からARMSを回収し、ARMS内に生息する小型の移動性無脊椎動物の喪失を防ぐために、100μmメッシュで裏打ちされた牛乳箱に入れます。ARMSを日陰の冷たい海水の浴槽でアークスのサイトに移します。
      2. ARMSが構造の内側にあるように、箱舟の正中線近くの大きな三角形の開口部の1つを通してARMSを操作します。ARMSを、Arkフレームワークの内側に取り付けられた白いベースプレートの1つにしっかりと保持します。
      3. 1/2インチ13インチ、長さ1.75インチのステンレス鋼の六角ボルトをARMSベースプレートと白い下にあるHDPEベースプレートの開いたコーナー穴に固定し、反対側から突き出ているボルトにステンレス鋼ロックナットを取り付け、ぴったりと締めます。他の3つの側面についても繰り返します(図2D)。
      4. ARMSを前後に押して、しっかりと取り付けられていることを確認します。
    6. 箱舟へのサンゴの取り付け
      1. 石灰岩タイルにエポキシ化されたサンゴを含むサンゴプレートを、2インチの長さ、1/4インチの20インチのステンレス鋼の六角ボルト、ワッシャー、および四隅すべてにロックナットを使用して、箱舟の外側にあるサンゴプレートHDPEベースプレートに固定します。
      2. ソケットレンチを使用してロックナットを締め、サンゴプレートを所定の位置に固定します。

3.コーラルアークの監視とメンテナンス

メモ: コンポーネントの製造に関する技術図面を含む詳細な製造手順は、補足ファイル1のセクション7に記載されています。

  1. 箱舟の水中重量の測定
    1. 水中ロードセルをブロックに取り付け、係留索の張力をひずみゲージシステムに一時的に伝達するために使用されるタックルプーリーシステム。
    2. ブロックのベースを取り付け、中間シャックルポイントや海底アンカーなど、アーク係留システムの安全な場所にタックルします。ロードセルの上部をArk取り付けフレームワークの安全な場所に取り付けます(補足ファイル1-図S33)。
    3. 箱舟の係留部品を取り外したり変更したりすることなく、ブロックとタックルプーリーシステムにラインを引っ張り、張力が箱舟係留システムからプーリーシステムに伝達されるようにし、引っ張るたびにラインをクリートします(補足ファイル1-図S33)。
    4. ひずみゲージが張力測定値を収集できるように、係留索が完全に緩んでいることを確認してください(補足ファイル1-図S33)。
    5. ブロックとタックルプーリーシステムからアーク係留ラインに張力をゆっくりと伝達し、シャックルやその他の係留コンポーネントが適切に固定され、固定されていることを確認します。
    6. 長期的なデータ収集のために、ロードセルを「インライン」コンポーネントとして係留システムに統合します。データロガーを定期的に切り替えて、データを取得します。
  2. 箱舟の長期メンテナンス
    1. アークス係留システムの定期点検を実施し、必要に応じてメンテナンス作業を実施します。
      メモ: メンテナンスチェックリストの例については、 補足ファイル-図S18 を参照してください。半年ごとのメンテナンスをお勧めします。
    2. アンカーが最大の保持力を提供し続けていることを確認します(つまり、基板から後退していません)。
    3. ラインの完全性に侵入して危うくなる可能性のある汚れた生物の係留ラインを清掃します。
    4. 必要に応じて、犠牲アノード、シャックル、係留索などの劣化コンポーネントを交換します(補足ファイル-図S18)。
    5. 生物学的質量の蓄積を補正するために、既存の係留ブイに固定浮力フロートまたは空気を追加して、必要に応じて補助浮力を追加します。

結果

上記の方法は、Coral Arksシステムの2つの設計の組み立てと設置の手順を提供します。各設計のプロトタイプは、長期展開の前に米国のサンディエゴで組み立てられ、フィールドテストされ、抗力特性を評価し、モデル化された経験的強度値に基づいて構造的完全性を最適化しました。風洞試験、流体力学シミュレーション、プロトタイプ構造を使用したモデル値の水中検証の結果など、ここに示されている両方のアークス形状の選択と改良に役立つモデリング作業については、補足ファイル1のセクション6で詳しく説明します。「シェル」アーク設計のモデリングと水中テストの結果を以下に示します。その後、プエルトリコとキュラソーのカリブ海のフィールドサイトに各設計の2つの構造物が配備され(合計4つのアークス構造物が設置されました)、サンゴが構造物に移されました。「シェル」アークスの設計と2つの海底制御サイトに関連する水質、微生物群集、およびサンゴの生存指標を6か月にわたるいくつかの時点で収集し、自然募集と播種ARMSの追加後のアークス構造に関連する環境パラメータとサンゴの健康の変化を特徴付け、決定しました。

コーラルアークの抗力特性
ターゲット環境に耐える構造と係留を設計するには、コーラルアークの抗力特性を理解することが重要です。構造の観点から、流体力学的抗力は、正味浮力と組み合わせて、構造内、特に係留とそのアンカーシステムに荷重をかけます。アークス構造物の抗力特性を推定するために、モデリングと実験測定を実施しました。Arks構造の「シェル」設計に関するこれらのテストの結果は、以下に詳述されています。モデリングは、構造の個々の要素の抗力を推定し、これらを合計し、その結果を式(1)と式(2)に示すように実効抗力係数に組み合わせることによって実行されました。

figure-results-1(1)

figure-results-2(2)

ここで、DtotalはDi要素抗力の合計から推定された構造の総抗力、CDは構造全体の抗力係数、は流体密度、Uは流体に対する物体の流速、Aは構造物の正面面積です。これらの計算では、要素はすべて円柱であると仮定され、流れに対する方向はアーク構造の直立した形状によって決定されました。モデリングは、最終的なフィールドシステムの構築前に牽引テスト(後述)に使用されたのと同じプロトタイプ「シェル」システム(2V測地線球)に対して実行されました。試作機の総正面面積は約2.10m2で、モデリングの結果、構造全体の実効抗力係数は約0.12であった。速度の関数としてモデルで予測された構造の抗力を図4に示します。

異なる流速下で経験する構造の抗力の実験的推定値は、曳航ラインと傾斜センサーとインラインでスプライスされたロードセルと傾斜センサーを使用して容器の後ろの箱舟構造を曳航することによって得られました曳航速度の範囲での垂直軸に対する箱舟の向きの変化。曳航の前に、構造物の水中重量が決定され、約200kg(システムの初期目標)の正味浮力をシミュレートするのに十分な追加重量が構造物に追加されました。牽引ケーブルの張力とアークの傾斜角度に基づいて、各速度での抗力(D牽引)は式(3)を使用して決定されました。

figure-results-3(3)

ここで、 T はロードセルから測定された張力であり、垂直軸に対する傾斜角です。結果として得られる抗力と速度の関係を 図 4 に示します。次に、正面面積と水密度の推定値と組み合わせて、最適な抗力曲線( Dトウα U2の形式、 図4を参照)を使用して、経験的抗力係数0.13を決定しました。

牽引試験中のレイノルズ数(およびモデリングに使用された範囲)は、一般的に乱流レジームで、10 5-10 6の範囲でした。このレイノルズ数範囲の球の抗力係数の一般的な値は、0.2 から 0.4 の間です。比較のために、抗力係数が0.3の球の抗力曲線のプロットを図4に示します。したがって、抗力係数のモデル化および実験的推定値は、球の場合よりも2〜3倍小さく、構造のよりオープンな特性と一致しています。

これらのモデル化された結果を検証するために、2つの「シェル」アーク構造物の流れに対する応答のフィールド測定も実施しました。これを実現するために、アークのメイン係留ラインに沿って同じロードセルを一時的に設置し、アークに傾斜センサーを設置し、同時に水速を監視するために現場に電流計を設置しました。次に、張力の浮力成分と抗力成分を傾斜角とロードセルの測定値から計算しました(図5)。測定期間中の電流速度は約20cm/sと比較的安定しており、データセットは比較的短かった。したがって、データは期間にわたって平均化され、フィールド抗力と速度応答をモデル化された実験的な牽引推定値と比較するために使用されました。これらの結果は、展開サイトで予想される条件(典型的な暴風雨イベント中に最大1.3 m / sの流速)の下で、システムの抗力が300 kg未満であると予想されることを示しています。

プエルトリコのビエケスにある両方の「シェル」構造は、2022年9月のカテゴリー1ハリケーンフィオナからの直撃に耐え、構造、係留、またはアンカーシステムに明らかな損傷はなく、設計をサポートする その場 テストを提供しました。近くのブイ(CARICOOS)は、展開場所の深さ10 mで1.05 m / sの流速を記録し、係留システムの約160 kgの抗力に相当します。このシステムは、1,600 kgの力(アンカー容量とコンポーネントの破壊強度を考慮)に耐えるように設計されているため、周囲または通常の嵐条件下では故障することは予想されません。

コーラルアークのネット浮力モニタリング
箱舟構造の抗力特性を検証するために説明したのと同じアプローチを使用して、箱舟の正味浮力を監視する方法を開発しました。箱舟の物理的構造が一定である限り、正味浮力は、全体的な群集石灰化、したがってサンゴの成長を監視するための大まかなプロキシと、システムが生物学的成長を補うのに十分な正の浮力を持っているかどうかを判断するための維持メトリックを提供します経時的。係留張力の浮力成分(B)は、式(4)のひずみゲージと傾斜センサのデータを用いて算出した。

figure-results-4(4)

ここで、 T はロードセルから測定された張力であり、傾斜角です。得られた正味浮力の時系列を 図5に示す。フィールドモニタリングイベント中に存在する比較的安定した現在の条件下で、プエルトリコのビエケスに配備された2つの「シェル」アーク構造物は、最初の構造物展開から6か月後にすべてのサンゴとシードされたARMSユニットが構造物に移動された後、モニタリング期間(1標準偏差±)で平均した場合、82.7 kg±1.0 kg(アーク1)と83.0 kg±0.9 kg(アーク2)の同様の正味浮力を持っていることがわかりました。その結果、比較的安定した水流下での短期モニタリングにより、圃場の正味浮力を~1kg以内に決定できることが示され、バイオマスの変化を長期的にモニタリングする上で有用であることが期待されます。

水質と微生物群集の動態
水質と水柱に関連する微生物群集に関連する指標は、プエルトリコのイスラビエケスの沖合にある25フィートの深さで箱舟の上部で55フィートの水に固定された2つの中水「シェル」アークで測定されました(図6C)。2つの箱舟からの水質指標、微生物とウイルスの存在量、および平均微生物サイズは、同じく深さ25フィートであるが岸にはるかに近い2つの近くの海底「制御」サイトからの同じ指標と比較されました(図6D)。示されている測定値は、移動したサンゴの最初のバッチで箱舟を設置した直後(2021年11月)、およびサンゴとシードされたARMSの2番目のバッチが箱舟に移された6か月後(2022年5月)に収集されました。次に、比較のために両方のサイト(Arksとコントロールサイト)で平均化しました。播種されたARMSは配備後6か月でアークスに移されたため、最初の6か月間の構造物上の生物群集の蓄積は、生物付着と自然募集に関連していました。

アークス環境は、底生対照サイトよりも高い昼間の平均光強度(図6A)、より高い平均流速(図6C)、より低い溶存有機炭素濃度(図6F)、および溶存酸素濃度のダイル変動(図6G)を示しました。アークスはまた、中水中のアークス環境における遊離ウイルスの存在量が多い(図7C)と微生物の存在量が少ないこと(図7B)によって、対照部位(図7A)よりもウイルスと微生物の比率が高い微生物群集を示しました。アークスの微生物群集は、平均して、海底サイトの微生物群集よりも物理的に小さい細胞で構成されていました(図7D)。アークと対照サイトの間の温度差は有意ではありませんでした(図6E)。上記の傾向はすべて、対照サイトよりもアークスのより良い水質とより健康的な微生物群集と一致しています。これらの条件は、展開の最初の6か月間持続し、その間、サンゴのナビンの移動と水柱からの自然な動員の両方を通じて、初期の生物群集がアークスで発達し、連続的な変化を経験し、6か月目に構造物にシードされたARMSが追加されました。

サンゴの生存
8種とさまざまな形態からなるサンゴのコホートは、箱舟の設置後(0か月目)と6か月目に播種されたARMSの追加後の両方で、箱舟と底生生物防除サイトに配布されました。サンゴの各種の元の親コロニーは、ナビン(所定の寸法で2〜8 cm)に断片化され、石灰岩のサンゴプレート(20 cm2プレートあたり4〜5つのナビン)に付着し、アークスサイトとコントロールサイトの両方に均等に分布し、同じ種と遺伝子型が中水中アークサイトとコントロールサイトの両方で表されるようにしました。これらの移動サンゴの生存は、箱舟と対照地で3か月ごとに評価されました。サンゴの最初のコホートの転座から9か月後、対照サイト(42%、図8)と比較して、より多くのサンゴが箱舟でまだ生きていました(80%、図8)。

figure-results-5
図1:完全に設置された2つのコーラルアーク構造物の構造コンポーネントを示す図。左、「シェル」と「2プラットフォーム」(右)のコーラルアークス構造が、正の浮力を提供するための2つの方法とアンカーリングの2つの方法とともに示されています。略称:ARMS =自律的なサンゴ礁監視構造。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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図2:ARMSユニットの設計、展開、および転送。 (A-D)PVCアームズおよび(E-H)石灰岩ARMSを海底播種場所からコーラルアークスまで。(A)マイケル・ベルメンの写真クレジット。(B)デビッド・リットシュワーガーへの写真クレジット。略語:PVC =ポリ塩化ビニル;ARMS =自律的なサンゴ礁監視構造。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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図3:サイトへの輸送と完全なインストールを含む、Coral Arksの展開段階を表す画像。 (A-C)シェルタイプと(D-F)2プラットフォームタイプのシステム。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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図4:同じ近似スケールの球の抗力に対するモデリング、実験的な曳航試験、およびフィールド検証に基づく「シェル」アーク構造の抗力特性。 「ARK1」と「ARK2」は、プエルトリコのビエケスの同じ場所に設置された同一の「シェル」アーク構造です。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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図5:プエルトリコのビエケスにある2つの「シェル」アークの測定された正味浮力値。 「シェル」アーク1(青)と「シェル」アーク2(緑)の水速(右軸、中色)、正味浮力(左軸、明るい色)、および係留索(左軸、暗い色)で計算された抗力/張力を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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図6:プエルトリコのビエケスにある「シェル」アークと海底管理サイトに関連する水質メトリック、設置直後と6か月後。 (A)昼間の光強度、(B)現在の速度、(C、D)設置後6か月で撮影された写真、(E)温度、(F)溶存有機炭素、(G)アークスとコントロールサイトの溶存酸素レベルの変化6か月。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

figure-results-11
図7:設置直後と設置後6か月のプエルトリコのビエケスの「シェル」アークと海底制御サイトの水柱関連微生物群集に関連するメトリック 。 (A)ウイルスと微生物の比率、(B)細菌細胞の存在量、(C)遊離ウイルスの存在量、および(D)平均細菌細胞サイズ。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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図8:転座後の最初の9か月間のプエルトリコのビエケスの「シェル」アークと海底制御サイトで生き残ったサンゴの割合。 画像は、転座直後(左)と転座後6か月(右)の箱舟(上)と底生対照部位(下)の単一のサンゴプレートの状態を表しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

表1:ARMSの構造と設計に関する考慮事項。 略語:ARMS =自律的なサンゴ礁監視構造;PVC =ポリ塩化ビニル。 この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。

表2:コーラルアークの設計上の考慮事項。 略語:PVC =ポリ塩化ビニル;ARMS =自律的なサンゴ礁監視構造。HDPE =高密度ポリエチレン。 この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。

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ディスカッション

上記の代表的な結果は、コーラルアークが安定したその場の研究プラットフォーム上にサンゴ礁群集を組み立てるための生息地と改善された水質条件を提供することを示しています。同じ深さの箱舟と海底制御サイトは、一貫して異なる水質プロファイルを示しました。平均流速が高くなり、海岸からの距離が遠くなると、アークスサイトの中水環境における堆積と濁度が減少し(図6B)、アークスで測定された溶存有機炭素濃度の低下に寄与した可能性があります(図6F)。さらに、水の透明度のこれらの改善は、対照サイトと比較して箱舟の日中の光強度の上昇をもたらしました(図6A)。溶存酸素のディール変動が小さいことは、特に夜間に、底生生物と比較して箱舟のサンゴの酸素利用可能性が改善されていることを示しています(図6G)。これらの指標はすべて、過去の研究におけるサンゴの生存率42、成長43,44,45、ストレスからの回復46,47の改善に関連しており、底生対照サイトと比較して、アークスに移動したサンゴの生存結果の向上に関連している可能性があります(図8).これらの条件が生物付着によって実質的なバイオマスを蓄積した後でも持続するという事実は、自然な動員プロセスが中水環境の改善された水質特性を低下させないことを示しています。箱舟は底生生物防除サイトの3 km沖合に配備され、陸上由来の堆積物、栄養素、そしておそらく沿岸のサイトに挑戦する漁業圧力の投入が減少したことから恩恵を受けた可能性があります。きれいな水と人間への影響が少ない地域(沖合など)に箱舟を置くことは、メソコスムレベルの実験のためにサンゴ礁の生物多様性を伝播するために、大きな影響を受けた沿岸地帯よりも良い環境を提供する可能性があります。

予備調査結果はまた、底生サンゴ礁の生息地の劣化に関連する中央のサンゴ礁プロセスである中水アークスが微生物化を経験したことを示唆しました4,48。高い栄養素投入と乱獲は、エネルギー的に不安定化された微生物群集が増殖し、代謝的に利用可能な酸素の呼吸ドローダウンと底生生物でのサンゴ病原体の発生率の増加をもたらすサンゴ礁全体の栄養フィードバックループの推進力として特定されています6,49,50,51 .微生物群集の成長に対する主要な溶解制御として機能する微生物化されたサンゴ礁上の遊離ウイルスの存在量の減少は、さらなる微生物の拡大を促進する栄養構造の崩壊を示しています52。アークスの水柱関連微生物は、海底サイトよりも豊富ではなく(図7B)、物理的に小さかった(図7D)。アークはまた、より高いウイルス対微生物比(図7A)、遊離ウイルスの存在量(図7C)、および特に夜間の溶存酸素の利用可能性(図6G)を示しました。まとめると、これらの知見は、中水環境が海底サイトに比べて微生物化の可能性が低いことを示しています。アークは、水柱の垂直調整によって環境条件を変えることができるメソコスムとして、サンゴ礁の劣化の微生物的および分子的メカニズムを緩和し、さらに探求する機会を提供します。

2つの異なる周波数の測地線球が、ここに示されているコーラルアークの設計のために選択されました(図1)。測地線周波数 (1V、2V、3V) は、測地線球内の繰り返しサブエレメントの数を示し、周波数が高いほど三角形のサブエレメントの数が多いことに対応します。構造の観点から見ると、測地線多面体は構造全体に機械的応力を分散し、その結果、そのサイズ53,54に対して高い生来の強度が得られます。これらの特性は高い耐久性と寿命を提供しますが、流体力学的抗力が高くなり、係留システムへの負荷が高くなる可能性があります。生息地の観点から見ると、アークシステムによって生成される抗力は、構造内の運動量の拡散の指標であり、したがって、内部の周囲の流れが減少する程度を表しています。モデル化され、実験的に検証された結果は、構造物内の乱流の生成により、周囲の流れ場と比較して「シェル」アーク内の流速が40%〜70%減少することを示しています(補足ファイル1のセクション6を参照)。内部流量の減少の最適なレベルは明確ではありませんが(測地線の頻度によって異なります)、構造内の流量が減少した領域は、ニッチな生息地の作成55,56、栄養素の再石灰化57,58、および幼虫の保持と定着の促進に重要です59,60.一般に、より大きく、より高い周波数の測地線構造、特に露出度の高い設置場所では、より高い保持力とより多くの冗長性を備えたアンカーシステムが構造設計に組み込まれている必要があります。

「シェル」アーク係留システムの張力の抗力成分のフィールドベースの測定の結果は、モデル化および実験的な曳航推定値から生成された結果(図4)とほぼ一致し、予想される設計範囲内に十分収まりました。これらの結果は、流体力学モデルの仮定が有効であり、モデルがバックグラウンド電流範囲に対する抗力を予測できることを示しています。ただし、モデル化データと実験データの偏差は小さかったものの、テスト期間中の流れの範囲は、サイトの周囲の非暴風雨流速度に典型的であり、モデリングスペクトル全体にわたって厳密な検証を行うことができませんでした。コーラルアークシステムの設計要件を予測する際には、モデリング作業を、計画された展開サイトでの嵐の頻度と曝露に関する情報と組み合わせて、予想される流体力に耐えることができる構造と係留システムを設計する必要があります。ここで紹介するモデリング作業は、係留およびアンカーシステムに抗力係数と最大予想される力を提供することにより、最小限の入力(展開サイトでの望ましいArkサイズ、周波数、および平均電流速度)で他のサイトのArkシステムを設計するために使用できます。

ArksおよびARMSシステムはモジュール式であり、ここで説明するものとは異なる規模で代替材料を使用して構築できます。最終的な寿命はまだ決まっていませんが、コーラルアークは約10年のライフサイクルを持つように設計されました。箱舟とARMSの材料組成は、構造物の寿命、システムの重量、したがって重量を相殺するために必要な浮力に影響を与え、初期のファウリングコミュニティの応答に影響を与える可能性があります(補足ファイル1-図S7)。たとえば、石灰岩はARMSの生物学的コロニー形成のためのより自然な基質を提供し、ほとんどの炭酸塩礁の島で容易かつ安価に調達されますが、PVCやグラスファイバーなどの他の材料よりも壊れやすく重いです。これらの要因は、望ましいプロジェクトの結果に最も適したARMS、Arks、および係留システムを設計するために、サイト固有の特性に対して考慮する必要があります。

Coral Arksの展開サイトも、意図したプロジェクト目標(つまり、研究、緩和、または復元)に基づいて選択する必要があります。サイトの選択で考慮すべき要素には、材料へのアクセス、サンゴ礁の状態または状態、コミュニティへの投資/関与、リソースの制限、制度的サポート、および許可要件が含まれます。コーラルアークは、(1)比較的劣悪な状態の生きているサンゴ礁を含み、サンゴの募集、サンゴの被覆、沿岸保護、または人的食料資源を強化するための修復活動の恩恵を受けるサイトで特定のニーズを満たす機会を提供する可能性があります。(2)サンゴを別の場所に移動する必要がある、たとえば、除去が予定されている破片アイテムから生きているサンゴを移動する法的要件がある場合に発生する可能性があります(これらのサイトでは、Coral Arksは、転座の結果を改善するための既存の修復および植樹の取り組みと協力して、またはサポートして使用できます)。(3)地域の努力の成功を改善するために、コーラルアークを使用した新しい保存および修復技術の研究を必要とする。または(4)十分に異なる局所条件(すなわち、人為的影響の大きさが異なる)を持っている、つまり標準化されたメソコスムはサンゴ礁のプロセスと介入について意味のある比較をもたらすことができる。生物学的成長、多様性、水質化学など、Coral Arks生態系の側面を監視するための具体的なアプローチは、プロジェクトの目標とサイト固有の変数に基づいてプロジェクトによって異なります。これまでに実施されたコーラルアークの科学的モニタリングの代表的な概要は、補足ファイル1のセクション5に記載されています。

コーラルアークス構造の設計は、ほぼすべての種、サイズ、年齢のサンゴに対応でき、乱れたサンゴ礁の底生生物と比較して改善された条件を提供するはずです。特定のシステムで観察された成長率と石灰化率に応じて、生物学的成長を補い、沈没のリスクを減らすために、アークス構造に正の浮力を追加する必要がある場合があります。正の浮力のある水中構造物は、引張/圧縮ロードセルまたはひずみゲージを使用して計量し、コミュニティの水中重量が増加しているかどうかを判断できます(図5)。ロードセルを使用した定期的または長期的な測定は、他のより細かい解像度のサンゴの成長メトリックを補完して、コミュニティレベルの成長/石灰化のメトリックを生成することができ、システムがこの生物学的成長を補償するのに十分な正の浮力を持っているかどうかを判断するための定期的なメンテナンスタスクとして含まれています経時的。設置された箱舟を監視または保守できなくなった場合は、箱舟を底生生物にしっかりと取り付けるために、移動したり浮力を取り除いたりすることができます。

ここで説明する方法は、水質が改善された場所に設置できる中水サンゴ礁コミュニティを組み立てるための用途の広いツールキットを研究者に提供します。アークス構造の深さまたは位置を変更することにより、水質パラメータの変化は、サンゴ礁のコミュニティ構造と連続した軌道の変化に実験的にリンクすることができます。この設計機能により、研究者は中水中環境の豊富で十分に活用されていないスペースを利用して、サンゴ礁のメソコスムを組み立てて研究することができます。播種されたARMSを使用して、不可解な生物多様性を移動させ、移動放牧無脊椎動物の自然な加入を「後押し」することは、藻類の生物付着、ひいてはサンゴの底生競争を減らすための機能的なソリューションを提供します。このシステムのコンポーネントとして確立され標準化されたサンプリング構造を使用すると、Arksの不可解なコミュニティの長期的な監視と、グローバルな生物多様性センサスツールとしてARMSを使用して生成されたデータセットとの比較が可能になり、付加価値が提供されます。

Coral Arksは、サンゴと無脊椎動物のバイオマスを繁殖させるためのより全体論的で統合された自己調節プラットフォームとして機能し、近くの劣化したサンゴ礁に移植することができ、サンゴが成長するための安全な避難所を提供することができます改善された水質条件で繁殖します。プエルトリコで現在実証されているように、アークスは、破片や劣化した地域からのサンゴやサンゴ礁の生物多様性の移動を含む緩和プロジェクトの生存結果を改善することができます。箱舟は、魚の個体群の生息地を置き換え、新しい保全戦略をテストし、在来のサンゴ礁の生物多様性を保護する方法として、長期的なプロジェクトに関連しています。その過程で、Arksはサンゴ礁の集会と生態学的継承の その場 調査を実施するための用途の広いツールを提供し、サンゴ礁の接続性に関する新しい洞察を生み出す可能性があります。

開示事項

著者には、競合する金銭的利益やその他の利益相反はありません。

謝辞

このプロジェクトにリソース、サポート、洞察を提供してくれたMark Vermeij、Kristen Marhaver、およびキュラソーのCARMABI Research Foundationに感謝します。NAVFAC大西洋ビエケス修復プログラムとジェイコブスエンジニアリングチームには、ビエケスのコーラルアークの設置、保守、監視における実質的なロジスティックおよび技術サポートに感謝します。また、マイク・アンゲラ、トニ・ルケ、シンシア・シルベイラ、ナターシャ・ヴァローナ、アンドレス・サンチェス・クイント、ラース・テル・ホルスト、ベン・ダービーの支援と建設的なインプットにも感謝しています。この研究は、FLR に対するゴードンアンドベティムーア財団の水生共生研究者賞および国防総省環境セキュリティ技術認定プログラム(RC20-5175)によって資金提供されました。

材料


この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
PVC ARMS
316ステンレス鋼六角ヘッドボルト、部分的にねじ切り、8インチ長さ、1/4インチ-20 ねじサイズMcMaster Carr92186A569PVC Armsアセンブリ用ボルト
ユニットあたり:4x
316ステンレス鋼六角ナット、超耐腐食性、1/4 "-20 ねじサイズMcMaster Carr94805A029PVC ARMSアセンブリ用ナット
ユニットあたり:8x
316ステンレス鋼ナイロンインサートロックナット、超耐食性、1/4 "-20スレッドサイズMcMasterCarr90715A125PVC ARMSアセンブリ用ロックナット
ユニットあたり:
1/4インチネジサイズ、0.281インチID、0.625インチODMCMASTER Carr90107A029PVCアームズアセンブリ用ワッシャー
ユニットあたり: 8x
ナイロンねじ山なしスペーサー-長さ1/2インチ、外径1/2インチ、ブラックMcMaster Carr90176A159PVC ARMSアセンブリ用ナイロンスペーサー
ユニットあたり:20x
PVCシートタイプ1、厚さ0.25インチ、グレーMcMasterCarr8747K215ARMSスタッキングプレート用PVC補足ファイル1-図SI 4.
単位あたり:9x
図面を参照:はい
シートタイプ1、厚さ0.5インチ、グレーMcMasterCarr8747K217ARMSベースプレート用PVC。補足ファイル1-フィギュアSI 1.
単位あたり:1x
図面を参照:はい
シートタイプ1、厚さ0.5インチ、グレーMcMasterCarr8747K217ARMSロングクロススペーサー用PVC補足ファイル1-フィギュアSI 2.
ユニットあたり:4x
図面を参照:はい
シートタイプ1、厚さ0.5インチ、グレーMcMasterCarr8747K217ARMSショートクロススペーサー用PVC補足ファイル1-図SI 3.
単位あたり:8x
図面を参照:はい
チェットコンビネーションレンチ、7/16 "McMaster Carr5163A15PVCアームズハードウェアを固定するためのレンチ
ユニットあたり:2x
鉄筋、3フィートの長さ、1/2 "厚さマクマスターカー7480N115塩ビアームを底生生物に固定するための鉄筋ステーク。マレットが必要です.
ユニットあたり: 4x
連番メタルタグマクマスターカー2208N349ARMS ID
の番号付きタグ ユニットあたり: 1x
Limestone ARMS
DeWalt ウェット タイルソー ホーム デポD24000S石灰岩タイルを積み重ね可能な部分にカット
ユニットあたり: 1x
リフト バッグ、50 ポンド容量アマゾンB07GCNGRDR石灰岩の腕を底生生物に輸送するためのリフトバッグ
ユニットあたり:1x
ミルククレート、ヘビーデューティー、13インチ x 19インチ x 11インチアマゾンB06XGBDJMDレート 石灰岩の腕を底生生物に輸送するための木枠
ユニットあたり:1x
天然石灰岩またはトラバーチンタイル(未充填) - 12インチ x 12インチのベドロシアンタイル&石TRVSIENA1212T石灰岩のARMSレイヤーとスタッキングピースのベース素材。補足ファイル1-図SI 7および図SI 8.
単位あたり:10x
図面を参照:はい
PC-11エポキシ接着剤ペースト、2部構成のマリングレードアマゾンB008DZ1864石灰岩ARMsアセンブリ用2部エポキシ
Shell Ark
ダウンライン: 1 "ナイロン、6 'の長さの指ぬきにステンレス製の帆メーカーの指ぬき、下部に頑丈な亜鉛メッキシンブル、下部にヘビーデューティ亜鉛メッキシンブルアンカーsystem.
にアーク係留ブライドルを取り付けるための係留ライン:ユニットあたり:1
主な構造:105-Bエポキシウェストマリン(ウエストシステム製)318352支柱の泡をシールするエポキシ。
主な構造:205-B硬化剤ウェストマリン(ウエストシステム製)318378支柱のフォームをシールするためのエポキシ。
係留ブライドル:3-1 / 8 "X 2"7/8"保釈ウェストマリン(Harken製)130560Ark base.
ユニットあたりに係留システムを取り付けるための小さな
構造:3/4 "H-80 Divinycellクローズドセルフォーム、プレーンシート48"×96"グラスファイバー供給L18-1110支柱用の浮力のあるフォーム。1.5 "幅のストリップ、S1ストラットのための15.5 "長い、そしてS2 S2 Strutsのための長い19 "に泡を切って下さい、struts.
に追加してください 単位あたり：120
Downline）3/4インチ ステンレスMasterlinkLift-It (Suncor製)S0652-0020Masterlinkは、スイベルの上部を5点係留ブライドルの下部に接続します。
単位あたり: 1
係留ブライドル:3/8"キャプティブセルフロックピン付きステンレス製ロングDシャックルウェストマリン(ウィチャード製)116293パッドの目を係留system.
に接続するための高強度シャックルユニットあたり:5
主な構造:316 SS、なべ頭フィリップスネジ、1/4-20、3"ロングマクマスターカー91735A385ボルトステンレスストラット
ユニットあたり: 2
ARMSアタッチメント:316ステンレス鋼ナイロンインサートロックナット、超耐腐食性、1/2 "-13スレッドサイズMcMaster90715A165ARMS取り付けベースプレートに取り付けるためのロックナット(ユニットあたり8個)
ユニットあたり:80
ARMSベースプレート:316ステンレス鋼ナイロンインサートロックナット、超耐食性、1/4 "-20スレッドサイズMcMaster90715A125ARMS取り付けベースプレート(支柱と星)用ロックナット
ユニットあたり:600
ルプレートベースプレート:316ステンレス鋼ナイロンインサートロックナット、超耐食性、1/4 "-20スレッドサイズMcMaster90715A125ルプレートベースプレートを支柱に取り付けるためのロックナット
ユニットあたり:600
コーラルプレート取り付け:316ステンレス鋼ナイロンインサートロックナット、超耐食性、1/4 "-20スレッドサイズMcMasterベースプレートにサンゴのプレートを取り付けるための90715A125ロックナット
ユニットあたり:80
係留ブライドル:316ステンレス鋼ナイロンインサートロックナット、超耐食性、1/4 "-20スレッドサイズMcMaster90715A125アイロックナットをstruts.
にパッドアイを取り付けるためのロックナットユニットあたり:20
主な構造:316ステンレス鋼ナイロンインサートロックナット、超耐食性、10-32スレッドサイズMcMaster90715A115スターストラット接続用ロックナット
ユニットあたり:475
主な構造:316ステンレス鋼なべ頭フィリップスネジ、10-32スレッド、2-1 / 2 "ロングマクマスター91735A368スターストラット接続用ボルト
ユニットあたり:475
係留ブライドル:316ステンレス鋼フィリップスフラットヘッドネジ、1/4 "-20スレッドサイズ、2-3 / 4"ロングマクマスター91500A341><ユニットあたり:15
ARMSベースプレート:316ステンレス鋼フィリップス皿ネジ、1/4 "-20ネジサイズ、3"ロングマクマスター91500A554取り付けベースプレートを星
に取り付けるためのボルト:475
係留ブライドル:316ステンレス鋼プラスフラットヘッドネジ、 1/4 "-20スレッドサイズ、3"ロングマクマスター91500A554柱&を介してパッドの目を取り付けるためのパッドアイボルトStars.
ユニットあたり: 5
係留ブライドル: 316 ステンレス鋼ねじピン シャックル - 持ち上げ用、1/2" 厚さMcMaster3583T15シャックル Masterlink.
ユニットあたり: 5
ARMS アタッチメント: 316 ステンレス鋼スプリット ロック ワッシャー 1/2" ネジ サイズ、0.512" ID、0.869" ODMcMaster92147A033ARMS取り付けベースプレートにARMSを取り付けるためのロックワッシャー(ユニットあたり4個)
ユニットあたり:40
ARMSアタッチメント:1/2インチネジサイズ、0.531インチID、1.25インチOD用316ステンレス鋼ワッシャーMcMaster90107A033ARMS取り付けベースプレートに取り付けるためのバッキングワッシャー(ユニットあたり4個)
ユニットあたり:40
ARMSベースプレート: 1/4 "ネジサイズ、0.281 "ID、0.625 "ODマクマスター90107A029ARMS取り付けベースプレートを支柱に取り付けるための316ステンレス鋼ワッシャー
ユニットあたり:40
ルプレートベースプレート:1/4 "ネジサイズ、0.281 "ID、0.625 "ODマクマスター90107A029用ワッシャーコーラルプレートベースプレートを支柱に取り付けるためのワッシャー
ユニットあたり: 40
コーラルプレートアタッチ:1/4インチネジサイズ、0.281インチID、0.625インチOD用316ステンレス鋼ワッシャーマクマスター90107A029ベースプレートに取り付けるためのワッシャー
ユニットあたり:160
主な構造:番号10用316ステンレス鋼ワッシャー ネジサイズ、0.203インチID、0.438インチODマクマスター90107A011スターストラット接続用ワッシャー
ユニットあたり: 475
力:316ステンレス鋼ワッシャー、1インチネジサイズ、2インチ外径マクマスター90107A038中央ロッド用大型ワッシャー(フロートあたり2個)
ユニットあたり:22
ARMSアタッチメント:316ステンレス鋼ワッシャー、特大、1/2インチネジ、1.5インチ外径、0.052インチ - 0.072インチ厚さマクマスター91525A145アームズをアームズ取り付けベースプレートに取り付けるための特大ワッシャー(ユニットあたり4個)
ユニットあたり: 40
ルプレート:3Mマリン接着剤シーラント-ファストキュア5200 マクマスター67015A44PVCサンゴのベースプレートに石灰岩のタイルを接着するための接着剤。石積みビットでコーナーをドリルで穴あけします。 
浮力:3Mマリン接着剤シーラント - Fast Cure 5200 単位ロールフロートロールに留めるための接着剤 フロートロール
あたり:5
Downline:クレビスからクレビスへの旋回装置-持ち上げ用ではない、316ステンレス鋼、 6-7/32 "長いMcMaster37405T29の回転は、底がDownlineの上部に接続し、上Masterlink.
の大きいリンクに接続します単位あたり:1
浮力:グラスファイバーの六角ナット、1 "-8スレッドサイズMcMaster91395A038トロールフロートロールにグラスファイバーのねじ棒を固定するためのグラスファイバー六角ナット
ユニットあたり:30
力:グラスファイバーのネジ付きロッド、 1 "-8スレッドサイズ、8フィートの長さMcMaster91315A238Arkにフロートを取り付けるためのグラスファイバースレッドロッド。補足ファイル1-フィギュアSI 16.
単位あたりを参照してください:10
図面を参照しています:はい
システム:ネジピン付き亜鉛メッキ合金鋼シャックル-持ち上げ用、1/2インチ厚マクマスター3663T42チェーンから梨link.
単位あたり:3
アンカーシステム:ネジピン付き亜鉛メッキ合金鋼シャックル-持ち上げ用、 3/4 "厚いMcMaster3663T44Pearリンクを下Downlineのthimble.
に接続するための上部の大きなシャックルユニットあたり:1
アンカーシステム:ネジピン付き亜鉛メッキ合金鋼シャックル-持ち上げ用、3/4インチ厚さMcMaster3663T44アンカーシャックル.
ユニットあたり:3
アンカーシステム:ネジピン付き亜鉛メッキ合金鋼シャックル-持ち上げ用、 3/8 "上部中央のshackle.
にチェーンを接続するための		のMcMaster3663T51
アンカーシステム:ネジピン付き亜鉛メッキ合金鋼のシャックル-持ち上げ用、3/8 "厚いMcMaster3663T51とアンカーshackle.
を接続するための下部小さなシャックルユニットあたり:3
&ツール:HARKEN–57mmカーボエア®トリプルブロックウェストマリン200076ブロックとタックルの上部
ユニットあたり:1
&ツール:HARKEN–57mmカーボエア®ベケットとカムウェストマリン1171644ブロックとタックルのベース
ユニットあたり: 1
ARMS ベースプレート: 熱収縮チューブ、0.50インチ 内径 収縮前にMcMaster7856K47熱収縮防止用。1.5インチの長さにカットし、SS Uボルトブラケットをスライドさせ、ヒートガンを使用してブラケットに締めます。
ユニットあたり:20
ルプレートベースプレート:熱収縮チューブ、0.50インチID収縮前にMcMaster7856K47収縮防止用。1.5インチの長さにカットし、SS Uボルトブラケットをスライドさせ、ヒートガンを使用してbracket.
に締めますユニットあたり:40
浮力:フロートに取り付ける前にネジ付きロッドを覆うための熱収縮、14インチセクションマスター7856K66滑り止め用熱収縮。14インチの長さにカットします。一方の端に1インチ、もう一方の端に2-1 / 4インチの露出があるグラスファイバーロッドにスライドさせます。ヒートガンを使用して、ぴったりと縮むまで収縮します.
ユニットあたり: 11 
アンカーシステム:高強度グレード40/43チェーン-持ち上げ用ではなく、亜鉛メッキ鋼、5/16トレードサイズMcMaster3588T23チェーンアンカーとdownline.
を接続するためのユニットあたり:3
&ツール:低ストレッチロープ、直径7/16インチマクマスター3789T25ブロックとタックル用ロープ
ユニットあたり:250
ARMS ベースプレート:マリングレードの耐湿性HDPE、48インチ x 48インチ、1/2インチ 厚さマクマスター9785T82ARMS取り付けベースプレート用シート。補足ファイル1-Figure SI 13.
単位あたり:10
図面を参照:はい
ルプレートベースプレート:マリングレードの耐湿性HDPE、48 "x 48"、1/2 "厚さMcMaster9785T82コーラルプレートベースプレート用シート。補足ファイル1-図SI 14を参照してください。 
単位あたり: 20
図面を参照: はい
係留ブライドル: 殉教者カラー陽極 亜鉛 3/4" x 2 1/8" x 2 1/8" 西海兵隊5538715係留ライン
単位あたり: 2
主な構造: 殉教者船体陽極亜鉛 6 1/4" x 2 3/4" x 5/8"西海兵隊484998アークベース
ユニットあたり: 3
ARMS ベースプレート: 1/4 インチ -20 スレッドサイズ用取り付けプレート、2 インチ ID 304 ステンレス鋼 U ボルトマクマスター8896T156ブラケットプレート 熱収縮付き、支柱
ユニットあたり: 6
コーラルプレートベースプレート: 1/4 インチ -20 スレッドサイズ用取り付けプレート、2 インチ ID 304 ステンレス鋼 U ボルトマクマスター8896T156ブラケットプレート(熱収縮付き)、コーラルプレートベースプレートを支柱に取り付けるため
ユニットあたり:40
主な構造:N1 Stars、316 SS、DIY VikingDome F2 Sphere用5mm厚コネクタ、修正 バイキングドームICO2-AISIN1スターズが中央ロッド用に修正されました。ねじ山のないグラスファイバー構造ロッドの上部と下部を挿入するための機械/溶接接続。補足ファイル1-図SI 10.
ユニットあたり:2
主な構造:N1スター、316 SS、DIYバイキングドームF2球、未変更バイキングドームICO2-AISIアークアセンブリ用の未修正N1スター用5mm厚コネクタを参照してください。補足ファイル1-図SI 10
単位あたり:10
図面を参照:はい
構造:N2星、316 SS、DIYバイキングドームF2球体用の5mm厚コネクタ、変更されたバイキングドームICO2-AISIN2スターズフロート用に修正されました。1インチねじガラス繊維ロッドを収容するために大きなセンターホールをドリルします.
ユニットあたり:10
主な構造:N2 Stars、316 SS、DIY VikingDome F2 Sphere用の5mm厚コネクタ、パッドViking DomeICO2-AISIN2スター。Padeyeコネクタ用の1つのアームの外側の穴に大きなボルト穴(ビット-1/4インチ)をドリルします。
ユニットあたり:5 
主な構造: N2 Stars、316 SS、DIY VikingDome F2 Sphere、未修正のViking DomeICO2-AISIアークアセンブリ用未修正N2スター
ユニットあたり:15
アンカーシステム:洋ナシ型リンク-持ち上げ用ではない、亜鉛メッキ鋼、3/4インチ厚McMaster3567T34リンク3567T343x 1/2インチシャックルを上部大型シャックルに接続します。
ユニットあたり: 1
インストール&ツール:プラスドライバー、サイズNo.2マクマスターカー5682A28スターストラットボルトのロックナットを締めます
ユニットあたり:1
プレート:PVCシートタイプ1、グレー、48インチ x 48インチ、1/4インチ コーラマクマスター8747K194PVCベースプレート。補足を参照してください File 1-Figure SI 4.
ユニットあたり:20
図面を参照:はい
インストール&ツール:ラチェット式コンビネーションレンチ、3/4 "McMaster Carr5163A21ARMSをARMS取り付けベースプレートに取り付けます
ユニットあたり:2
インストール&ツール:ラチェットコンビネーションレンチ、3/8 "McMaster Carr5163A14ストラットボルトのロックナットを締めます
ユニットあたり:2
&ツール:ラチェットコンビネーションレンチ、7/16 "McMaster Carr5163A15コーラルプレートをコーラルプレートベースプレートに取り付けます
ユニットあたり:2
&ツール:ラウンドベンドアンドステイ多目的ステンレス鋼線、直径0.012インチ、645フィートマクマスター9882K35マウス用ステンレスシャックル用ワイヤー
ユニットあたり:1
主な構造:S1ストラット - 構造FRPグラスファイバースクエアチューブ、幅2 "x外側2"高、1/4 "壁の厚さマクマスター8548K34グラスファイバーS1ストラット。長さ20.905インチ(531 mm)にカットし、ボルト穴(ビット-7/32インチ)をドリルで穴を開け、divinycellフォームで埋めます。エポキシ。補足ファイル1-フィギュアSI 9
単位あたり:55
図面を参照:はい
構造:S1ストラット(SS)-耐食性316 / 316Lステンレス鋼長方形チューブ、0.12 "壁厚、2 "x 2"マクマスター2937K17ステンレスS1ストラットの外側。長さ20.905インチ(531 mm)にカットし、ドリルボルト穴(ビット-1/4インチ)をドリルで開けます。補足ファイル1-図SI 9.
単位あたり:5
図面を参照:はい
構造:S2ストラット - 構造FRPグラスファイバースクエアチューブ、2 "幅x 2"高外側、1/4 "壁の厚さMcMaster8548K34Fiberglass S2ストラット。長さ24.331インチ(618 mm)にカットし、ボルト穴(ビット-7/32インチ)をドリルで穴を開け、divinycellフォームで埋めます。エポキシ。補足ファイル1-図SI 9.
単位あたり:60
図面を参照:はいアンカー
システム: スクルーSK2500 スペードアンカーUSASK25002プレートサンドスクリューアンカー
ユニットあたり:3
ルプレート:1/4インチ用ステンレス鋼ワッシャー ネジサイズ、0.281インチID、0.625インチODマクマスター90107A029コーラルプレート用の番号付きタグ。番号付きスタンプ付きスタンプSSワッシャーと後日用珊瑚プレートに接着 ID.
ユニットあたり:100 
主な構造:構造FRPグラスファイバーロッド、長さ10フィート、直径1インチMcMaster8543K26中央グラスファイバーロッド、アーク直径
にカットユニットあたり:1
ARMSアタッチメント:超耐食性316ステンレス鋼六角頭ネジ、1/2 "-13スレッドサイズ、1-3 / 4"ロングMcMaster93190A718ARMS取り付けベースプレートに取り付けるためのボルト(ユニットあたり4個)
ユニットあたり: 40
コーラルプレートアタッチ:超耐食性316ステンレス鋼六角頭ネジ、1/4 "-20スレッドサイズ、2"ロング、フルスレッドMcMaster93190A550プレートにコーラルプレートを取り付けるためのボルト
ユニットあたり:80
ARMSベースプレート:超耐食性316ステンレス鋼六角頭ネジ、1/4 "-20スレッドサイズ、3-1 / 2"ロングMcMaster92186A556支柱
にARMS取り付けベースプレートを取り付けるためのボルトユニットあたり:40
ルプレートベースプレート:超耐食性316ステンレス鋼六角頭ネジ、1/4 "-20スレッドサイズ、3"長い、部分的にネジMcMaster92186A554ルプレートベースプレートを支柱に取り付けるためのボルト
ユニットあたり:160
力:TFLOAT 14インチセンターホールまたは437FM、 改造シアトルマリンYUN12B-8 星に取付けるための14"トロール船フロート。トロールフロートを介して熱収縮するグラスファイバーロッドをスライドさせます。両側にステンレスワッシャーとグラスファイバー六角ナットを追加します。3M 5200のシールワッシャー。ナットを締めます。 補足ファイル1-図SI 16.
単位あたり:11
図面を参照:はい
力:TFLOAT 14 "センターホールまたは437FM、未改造のシアトルマリンYUN12B-8 14インチトロールフロート
ユニットあたり:2
ARMSベースプレート:厚肉ダークグレーの水用PVCパイプ、ねじ山なし、1/4パイプサイズ、長さ5フィートMcMaster48855K41STARSスタンドオフで、ARMS取り付けベースプレートをスターに取り付けます。1.75 "長いsections.
単位あたりにカット:40
プレート:未充填、天然トラバーチンフローリングタイル、16 "x 16"ホームデポ304540080サンゴプレート用の石灰岩タイル。><単位あたり:20
浮力:振動ダンピングルーティングクランプ、溶接マウント、ポリプロピレン、ステンレス鋼板付き、1 " IDMcMaster3015T47中央ロッドとフロート
用アタッチメント ユニットあたり:1
浮力:1インチ、1インチネジサイズ用の耐水性および蒸気耐性グラスファイバーワッシャー、 1.015 "ID、1.755 "ODマクマスター93493A110ロールフロートロールフロートロールにガラス繊維のネジ付きロッドを固定するためのガラス繊維ワッシャー
ユニットあたり:20
&用具:亜鉛電流を通された鋼線、0.014 "直径、475フィート長いMcMaster8872K19Mの圧力のための電流を通された束縛のためのワイヤー
単位あたり:1
2つのプラットホーム Ark
Downline:1 "ナイロン、SSのSailmakerの指ぬきと長さの指ぬきに上部で接続され、下部で電流を通された指ぬきで接続される西の海洋の習慣単位ごとのアンカー システム（亜鉛メッキ）
スイベル シャックル (SS) の底部から実行されます: 1x
ダウンライン: 1/2" SS316 Sailmakers Thimbles 上部と下部でスプライスウエスト マリンカスタムアークの下部からスイベル シャックルの上部まで動作します.
ユニットあたり: 2x
浮力: 1/2" SS316 Sailmakers Thimbles トップ アンド ボトムウエスト マリンカスタムでスプライスされた係留ブイをArk
のトップアイに接続しますユニットあたり:2x
メイン構造:3/8 x 36インチSSシンブルアイスエージと5/8ジョージョーターンバックルケーブルアセンブリパシフィックリギング&ターンバックル付きロフトカスタムカスタムリギングシステム、3/8インチSSワイヤーロープをPVCエンドキャップにスエージ
ユニットあたり:1x
メイン構造:304 SSUボルト、取り付けプレート付き、1/4 "-20、2" IDマクマスターカー8896T123Iビームを使用してグラスファイバープラットフォームを接合するため
ユニットあたり:10x
メイン構造:316 SS六角ナット、 1/4"-20McMaster Carr94804A029ハブの支柱をロックするため
ユニットあたり:120x
主な構造:316 SS ナイロンインサートロックナット、1/4 "-20McMaster Carr90715A125ハブの支柱をロックするため
ユニットあたり:240x
主な構造:316 SS なべ頭プラスネジ、1/4" -20 ネジ、2.5" 長いMcMaster Carr91735A384ハブの支柱をロックするため
ユニットあたり: 120x
ダウンライン:316 SS安全ピンシャックル、1/2 "厚さMcMaster Carr3860T251/2 "Spectra rope.
にアークボトムアイを接続します ユニットあたり:1x
浮力:316 SS安全ピンシャックル、1/2 "厚さMcMaster Carr3860T251/2 "ロープの底を上部アークアイ
に接続しますユニットあたり:2x
浮力:316 SS安全ピンシャックル、 7/16 "厚いMcMaster Carr3860T24は1/2 "ロープ
に係留ブイを接続します 単位あたり:2x
インストール&用具:7/16 "が付いているアーバー 1-1/2 "直径の穴のための六角McMaster Carr4066A636 "ポリ塩化ビニール（ハブ)
の穴をあけたり 単位あたり: 1x
主な構造:U字型ボルト、304 SS、1/4 "-20 ねじサイズ、9/16" IDMcMaster Carr3042T149Arkの頂点でSSワイヤーロープをクランプするため
単位あたり: 15x
ダウンライン:クレビスからクレビスへのスイベル、316 SS、5-7 / 16 "ロングMcMaster Carr37405T281/2 "スペクトルロープと1"ナイロンダウンライン
の間のスイベルシャックルユニットあたり:1x
主な構造:耐腐食性ワイヤーロープ、316 SS、1/8 "厚さMcMaster Carr8908T44組み立てられた箱舟を通し、頂点でクランプするストリング
ユニットあたり: 250フィート
の主な構造:グラスファイバー成形格子、正方形グリッド、1 "グリッド高さ、1-1 / 2 "x 1-1 / 2"正方形グリッド、グリット表面、70%オープンエリアMcNicholsMS-S-100半分の五角形にカット、鏡像。図S23.
単位あたり:2x
図面を参照:はい
システム:亜鉛メッキ合金鋼スクリューピンシャックル、1/2 "厚さMcMaster Carr3663T421インチナイロンダウンラインのベースをアンカーチェーン
に接続しますユニットあたり:1x
アンカーシステム:亜鉛メッキ合金鋼スクリューピンシャックル、3/8 "厚さMcMaster Carr3663T51アンカーチェーンを一緒に接続します
ユニットあたり: 1x
アンカーシステム:グレード30チェーン、亜鉛メッキ鋼、1/4取引サイズマクマスターカー3592T45アンカーチェーン
インストール&ツール:HARKEN–57 mm Carbo Air Triple BlockWest Marine200076ブロックとタックルの上部
ユニットあたり: 1x
インストール &ツール:HARKEN–57 mm Carbo Air Triple Block with Becket and CamWest Marine1171644ブロックとタックルのベース
ユニットあたり: 1x
インストール &ツール:ホールソー、1-15 / 16 "切削深さ、1-1 / 2"直径McMaster Carr4066A276 "PVCのドリル穴(ハブ)
ユニットあたり:1x
インストール&ツール:低圧インフレータノズルアマゾン(トライデント製)B00KAI940E係留ブイを膨らませる
ユニットあたり:1x
インストール&ツール:低ストレッチロープ、直径7/16インチ、マクマスター3789T25ブロックとタックル用ロープ
ユニットあたり:100フィート
主な構造:ナイロンケーブルタイ、UV耐性ヘビーデューティ、19インチ長、250ポンド強度CableTiesAndMoreCT19BKArk framework
ユニットあたり:30x
インストール&用具:フィリップス スクリュードライバー、サイズNo.3マクマスター・カー5682A29ハブ
の支柱をロックするため 単位あたり:1x
浮力:ポリフォームブイ、A-5シリーズ万能ブイ、27インチウェストマリン(PolyformUS製)11630142 buoyancy.
用係留ブイ ユニットあたり:2倍
主な構造:PVCパイプ、スケジュール80、1インチ径マクマスター・カー48855K13ストラット。1.2 m (4 ft) の長さにカットし、ボルトを収容するためにドリルします
ユニットあたり: 30x
主な構造: PVC パイプ、スケジュール 80、直径 6 インチMcMaster Carr48855K42ハブ。4インチの長さにカットし、1-1 / 2インチのホールソーを使用して正中線の周りに対称的に5つの穴を開けます。補足ファイル1-図S22.
単位あたり:12x
図面を参照:はい
主な構造:PVC厚壁パイプ継手、エンドキャップ、スケジュール80、6"直径、メスPRMフィルター(ERA製)PVC80CAP600Xアークの上部と下部のエンドキャップ。 下部2インチを切り取ります。
ユニットあたり: 2x
インストール&ツール:ラチェットコンビネーションレンチ、7/16インチマクマスターカー5163A15のストラットをロックするため
ユニットあたり:1x
インストール&ツール:ラチェットPVCカッター、1-1 / 4 "マクマスターカー8336A11カット1" PVCを支柱
ユニットあたり:1x
メイン構造:リング、18-8 SS、5/32チェーントレードサイズ、3/4インチ内側の長さマクマスターカー3769T711/2インチSSワイヤーロープclamps.
ユニットあたり:12x
インストール&ツール:ラウンドベンドアンドステイ多目的ステンレス鋼線、直径0.012インチ、645フィートマクマスター9882K35マウス用ステンレスシャックル用ワイヤー
ユニットあたり:1
主な構造:構造FRPグラスファイバーIビーム、1/4インチ壁厚、1-1 / 2インチ幅×高さ3インチ、長さ5フィートマクマスターカー9468T411フィート長いセクションにカットします。
ユニットあたり: 1x
インストール&ツール:水中リフトバッグ、220ポンドのリフト容量Subsalve商用C-200輸送アークから展開サイトへ
ユニットあたり:1x
インストール&ツール:亜鉛亜鉛メッキ鋼線、直径0.014インチ、長さ475フィートMcMaster8872K19マウス用ワイヤー 亜鉛メッキシャックル
ユニットあたり:1x
ひずみゲージ
316 ステンレス製 スチールアイボルト、リフティング用、M16 x 2 スレッドサイズ、スレッド長さ 27 mmMcMaster Carr3130T14ひずみゲージアイボルト用
ユニットあたり: 2x
Bridge101A データロガー、30 mVMadgeTechBridge101A-30ロードセルから電圧データを収集します.
ユニットあたり: 1x
耐薬品性 PVCロッド、直径2インチマクカー8745K26データロガーハウジングエンドキャップ用。補足ファイル1-図S32.
単位あたり:1x
図面を参照:はいクランプ
 Uボルト、304 SS、5/16 "-18スレッドサイズ、1-3 / 8 "IDマクマスターカー3042T154ゲージへのデータロガーハウジングの取り付け用
ユニットあたり:1x 
ダウ コーニング モリコート 44 ミディアム グリース潤滑剤アマゾン (ダウ コーニング製)B001VY1EL8オスとメスの水中コネクタを嵌合するため.
ユニットあたり: 1x
STA-8 ステンレス鋼 S タイプ 張力および圧縮ロードセルLCM システムSTA-8-1T-SUB水中重量の評価用ロードセル機器
ユニットあたり: 1x 
スタンダードウォール 水用クリアブルー硬質PVCパイプ、ねじ山なし、1-1 / 2パイプサイズ、2フィートMcMaster Carr49035K47データロガーハウジング用。補足ファイル1-図S31.
単位あたり:1x
図面を参照:はい標準
壁 水、帽子、白、1-1/2パイプサイズソケットメスMcMaster Carr4880K55データロガーhousing.
用PVCパイプ継手ユニットあたり:2x
構造FRPグラスファイバーシート、12"幅x 12"長、3/16"厚McMaster Carr8537K24gauge.
へのデータロガーハウジングの取り付け用ユニットあたり:1x
SubConnマイクロ円形コネクタ、 メス、4ポートマッカートニー(SubConn製)MCBH4F機械加工ハウジングエンドキャップに取り付け
ユニットあたり:1x
SubConnマイクロ円形コネクタ、オス、4接点マッカートニー(SubConn製)MCIL4Mスプライスセル配線と防水接続をロードします。
ユニットあたり:1x
ゆるみ止め機能、 ロックタイト 262, 0.34 FL. オンスボトルマクカー91458A170ひずみゲージアイボルト用
ユニットあたり:1x
振動減衰 ルーティングクランプ、溶接マウント、亜鉛メッキ鋼トッププレート付きポリプロピレン、内径1-7/8インチMcMaster Carr3015T39データロガーハウジングをひずみゲージに取り付けるため.
ユニットあたり:1x
PVCPVCPVCラクダイヤモンドベースのpadeyes:5主なコーラコーラパッドボルトアームズ支コーラ浮コーラごとの2つの係留ブライドル:5/8 "ステンレス製のSailmakersの指ぬきで上と下のDyneemaの指ぬき Downline.にアークを取付けるための機械的な注文5脚の係留ブライドルをト 単位浮アンカー厚さシャックルユニットあたり:3チェーンインストールインストール付きトリプルブロック コーラ熱マクインストールコーラ員 主なの目用に変更されたコーラルルプレート用厚さスターインストールインストール主な主なコーラベースコーラ付きコーラ浮浮のサンゴトインストール形 アンカー水中のハブ 5つのマスターひずみひずみマスター

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