Name: Coral Reef Arks: 산호초 커뮤니티를 조립하기 위한 현장 메소코스m 및 툴킷 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-01-06T13:55:00.000+00:00
Duration: 7 min 59 s
Description: 배우세요 산호초 커뮤니티 조립을 위한 현장 메소코스믹 플랫폼 구축 방법을. 지오데식 구조물을 활용한 이 연구는 해양 생태계 동역학과 환경 변화에 대한 산호의 회복력을 이해하는 데 기여합니다.

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이 프로젝트에 대한 리소스, 지원 및 통찰력을 제공한 Mark Vermeij, Kristen Marhaver 및 Curaçao의 CARMABI Research Foundation에 감사드립니다. NAVFAC Atlantic Vieques Restoration Program과 Jacobs Engineering 팀이 Vieques의 Coral Arks를 설치, 유지 관리 및 모니터링하는 데 실질적인 물류 및 기술 지원을 해주신 데 감사드립니다. 또한 현장에서 도움과 건설적인 의견을 제시해 주신 Mike Anghera, Toni Luque, Cynthia Silveira, Natascha Varona, Andres Sanchez-Quinto, Lars ter Horst 및 Ben Darby에게도 감사드립니다. 이 연구는 FLR <https://doi.org/10.37807/GBMF9207>에 대한 Gordon and Betty Moore Foundation Aquatic Symbiosis Investigator Award와 국방부 환경 보안 기술 인증 프로그램(RC20-5175)의 지원을 받았습니다.

저자는 경쟁적인 재정적 이해 관계나 기타 이해 상충이 없습니다.

위에 제시된 대표적인 결과는 산호 방주가 안정적인 현장 연구 플랫폼에서 산호초 공동체를 조립하기 위한 서식지와 개선된 수질 조건을 제공한다는 것을 보여줍니다. 같은 깊이의 방주와 해저 통제 사이트는 일관되게 다른 수질 프로파일을 나타냈다. 더 높은 평균 현재 속도와 해안으로부터의 더 먼 거리는 Arks 사이트의 중수 환경에서 침전과 탁도를 감소시켰으며(그림 6B), Arks에서 측정된 용존 유기 탄소 농도를 낮추는 데 기여했을 가능성이 있습니다(그림 6F). 또한, 이러한 물 투명도의 개선은 통제 장소에 비해 방주에서 주간 광도를 높이는 결과를 가져왔습니다(그림 6A). 용존 산소의 낮은 diel 변동은 특히 밤에 benthos에 비해 Arks의 산호에 대한 산소 가용성이 향상되었음을 나타냅니다 (그림 6G). 이러한 지표는 모두 과거 연구에서 산호 생존 42, 성장 43,44,45 및 스트레스 회복 46,47의 개선과 관련이 있으며 저서 통제 장소와 비교하여 방주로 옮겨진 산호의 향상된 생존 결과와 관련이 있을 수 있습니다(그림 8 ). 바이오 파울링을 통해 상당한 양의 바이오 매스가 축적 된 후에도 이러한 조건이 지속된다는 사실은 자연 모집 과정이 중수 환경의 개선 된 수질 특성을 감소시키지 않는다는 것을 나타냅니다. 방주는 저서 통제 구역에서 3km 떨어진 곳에 배치되었으며 육지에서 파생된 퇴적물, 영양분 및 근해 지역에 도전하는 어업 압력의 유입 감소로 혜택을 받았을 가능성이 있습니다. 물이 깨끗하고 인간의 영향이 적은 지역(예: 연안)에 방주를 배치하면 중우주 수준의 실험을 위해 산호초 생물 다양성을 전파하기 위해 영향을 많이 받는 해안 지역보다 더 나은 환경을 제공할 수 있습니다.
예비 연구 결과는 또한 중수 방주가 저서 암초 서식지 4,48의 황폐화와 관련된 중앙 암초 과정 인 미생물화를 덜 경험했음을 시사했다. 높은 영양소 투입과 남획은 에너지적으로 불안정한 미생물 군집이 증식하여 대사적으로 이용 가능한 산소의 호흡 감소와 저서 6,49,50,51에서 산호 병원균의 발생률 증가를 초래하는 산호초 전체의 영양 피드백 루프의 동인으로 확인되었습니다 . 미생물 군집 성장에 대한 주요 용해 제어 역할을 하는 미생물화된 산호초에서 유리 바이러스의 감소된 풍부함은 추가 미생물 확장을 선호하는 영양 구조의 붕괴를 나타냅니다52. 방주의 물기둥 관련 미생물은 해저 지역보다 덜 풍부하고(그림 7B) 물리적으로 더 작았습니다(그림 7D). Arks는 또한 더 높은 바이러스 대 미생물 비율(그림 7A), 풍부한 유리 바이러스(그림 7C), 특히 야간에 용존 산소 가용성(그림 6G)을 나타냈습니다. 종합하면, 이러한 발견은 중수 환경이 해저 지역에 비해 미생물화 가능성이 낮다는 것을 나타냅니다. Arks는 단순히 물기둥의 수직 조정에 의해 환경 조건이 바뀔 수 있는 mesocosms로서 암초 분해의 미생물 및 분자 메커니즘을 완화하고 더 탐구할 수 있는 기회를 제공합니다.
여기에 제시된 산호 방주의 설계를 위해 두 개의 서로 다른 주파수의 측지 구체가 선택되었습니다 (그림 1). 측지 주파수(1V, 2V, 3V)는 측지 구에서 반복되는 하위 요소의 수를 나타내며, 더 높은 주파수는 더 많은 수의 삼각형 하위 요소에 해당합니다. 구조적 관점에서 측지 다면체는 구조 전체에 기계적 응력을 분산시켜 크기53,54에 비해 높은 타고난 강도를 나타냅니다. 이러한 특성은 높은 내구성과 수명을 제공하지만 유체역학적 항력이 높아져 계류 시스템에 더 높은 하중이 가해질 수 있습니다. 서식지 관점에서 Ark 시스템에 의해 생성된 항력은 구조물 내 운동량의 확산을 나타내는 지표이며, 따라서 내부 주변 흐름이 감소하는 정도를 나타냅니다. 모델링되고 실험적으로 검증된 결과는 구조물 내부의 난류 생성으로 인해 주변 유동장에 비해 "Shell" Arks 내부의 유속이 40%-70% 감소했음을 나타냅니다(보충 파일 6의 섹션 1 참조). 내부 흐름 감소의 최적 수준은 명확하지 않지만(측지 주파수에 따라 다름), 구조 내에서 감소된 흐름 영역은 틈새 서식지 55,56, 영양분 재광화 57,58, 유충 59,60의 보유 및 정착 촉진에 중요합니다 . 일반적으로 더 크고 더 높은 주파수의 측지 구조물, 특히 더 많이 노출된 설치 현장에서는 더 높은 유지력과 더 많은 이중화가 구조 설계에 통합된 앵커링 시스템이 필요합니다.
"Shell"Ark 계류 시스템에서 장력의 항력 성분에 대한 현장 기반 측정 결과는 모델링 및 실험 견인 추정치에서 생성 된 결과와 거의 일치했으며 (그림 4) 예상 설계 범위 내에 있었습니다. 이러한 결과는 유체역학 모델의 가정이 유효하며 모델이 배경 전류 범위에 대한 항력을 예측할 수 있음을 나타냅니다. 그러나 모델링 및 실험 데이터의 편차는 작았지만 테스트 기간 동안의 흐름 범위는 현장에서 폭풍이 아닌 주변 흐름 속도의 전형이었기 때문에 전체 모델링 스펙트럼에 대한 엄격한 검증이 불가능했습니다. Coral Arks 시스템의 설계 요구 사항을 예측할 때 모델링 노력은 예상되는 유체 역학적 힘에서 살아남을 수 있는 구조물 및 계류 시스템을 설계하기 위해 계획된 배치 장소의 폭풍 빈도 및 노출에 대한 정보와 결합되어야 합니다. 여기에 제시된 모델링 작업은 계류 및 앵커링 시스템에 항력 계수와 최대 기대력을 제공하여 최소한의 입력(원하는 Ark 크기, 주파수 및 배치 현장의 평균 전류 속도)으로 다른 현장에서 Ark 시스템을 설계하는 데 사용할 수 있습니다.
Arks 및 ARMS 시스템은 모듈 식이며 여기에 설명 된 것과 다른 규모 및 대체 재료로 구축 될 수 있습니다. 궁극적인 수명은 아직 결정되지 않았지만 Coral Arks는 약 10년의 수명 주기를 갖도록 설계되었습니다. Arks와 ARM의 재료 구성은 구조물의 수명, 시스템의 무게, 따라서 무게를 상쇄하는 데 필요한 부력에 영향을 미치며 초기 오염 커뮤니티의 반응에 영향을 미칠 수 있습니다(보충 파일 1-그림 S7). 예를 들어, 석회석은 ARMS에서 생물학적 식민지화를위한보다 자연스러운 기질을 제공하며 대부분의 탄산염 암초 섬에서 쉽고 저렴하게 공급되지만 PVC 및 유리 섬유와 같은 다른 재료보다 깨지기 쉽고 무겁습니다. 이러한 요소는 원하는 프로젝트 결과를 가장 잘 해결하는 ARMS, Arks 및 계류 시스템을 설계하기 위해 현장별 특성에 대해 고려해야 합니다.
Coral Arks의 배치 장소도 의도한 프로젝트 목표(예: 연구, 완화 또는 복원)에 따라 선택해야 합니다. 부지 선정을 위해 고려해야 할 요소에는 재료에 대한 접근, 암초 상태 또는 상태, 지역 사회 투자 / 참여, 자원 제한, 제도적 지원 및 허가 요건이 포함됩니다. 산호 방주는 (1) 상대적으로 열악한 상태의 살아있는 산호초를 포함하고 산호 모집, 산호 덮개, 해안 보호 또는 인적 식량 자원을 향상시키기위한 복원 활동의 혜택을 누릴 수있는 장소에서 특정 요구를 충족시킬 수있는 기회를 제공 할 수 있습니다. (2) 예를 들어, 제거 예정인 파편 품목에서 살아있는 산호를 이동시켜야하는 법적 요구 사항이있을 때 발생할 수있는 다른 장소로의 산호 이동이 필요합니다 (이 사이트에서 산호 방주는 이전 결과를 개선하기위한 기존 복원 및 이식 노력과 협력하거나 지원할 수 있습니다). (3) 지역 노력의 성공을 향상시키기 위해 산호 방주를 이용한 새로운 보존 및 복원 기술에 대한 연구가 필요합니다. 또는 (4) 충분히 뚜렷한 지역 조건 (즉, 인위적 영향의 크기가 다름)을 가지며, 이는 표준화 된 mesocosms가 암초 과정 및 개입에 대한 의미있는 비교를 산출 할 수 있음을 의미합니다. 생물학적 성장, 다양성 및 수질 화학과 같은 Coral Arks 생태계의 측면을 모니터링하기 위한 구체적인 접근 방식은 프로젝트 목표와 현장별 변수에 따라 프로젝트마다 다릅니다. 현재까지 수행된 산호방주의 과학적 모니터링에 대한 대표적인 개요는 보충 파일 1의 섹션 5에 나와 있습니다.
산호 방주 구조의 설계는 거의 모든 종, 크기 및 연령의 산호를 수용 할 수 있으며 교란 된 암초 벤토에 비해 개선 된 조건을 제공해야합니다. 주어진 시스템에서 관찰되는 성장 및 석회화 속도에 따라 생물학적 성장을 보상하고 침몰 위험을 줄이기 위해 Arks 구조에 양의 부력을 추가해야 할 수 있습니다. 포지티브 부력이 있는 중수 구조물은 인장/압축 로드셀 또는 스트레인 게이지를 사용하여 계량하여 커뮤니티의 수중 중량이 증가하는지 확인할 수 있습니다(그림 5). 로드 셀을 사용한 주기적 또는 장기적 측정은 다른 미세한 해상도의 산호 성장 메트릭을 보완하여 커뮤니티 수준의 성장 / 석회화 메트릭을 생성 할 수 있으며 시스템이 충분한 양의 부력을 가지고 있는지 확인하기위한 정기적 인 유지 관리 작업으로 포함되었습니다 시간이 지남에 따라 이러한 생물학적 성장을 보상합니다. 설치된 방주를 더 이상 모니터링하거나 유지 관리할 수 없는 경우, 방주를 재배치하거나 부력을 제거하여 방주가 벤토에 단단히 부착될 수 있도록 할 수 있습니다.
여기에 설명된 방법은 연구자들에게 수질이 개선된 위치에 위치할 수 있는 중수 암초 커뮤니티를 조립하기 위한 다목적 툴킷을 제공합니다. Arks 구조의 깊이 또는 위치를 변경함으로써 수질 매개 변수의 변화는 암초 공동체 구조 및 연속적인 궤적의 변화와 실험적으로 연결될 수 있습니다. 이 설계 기능을 통해 연구자들은 중수 환경에서 풍부하고 활용도가 낮은 공간을 활용하여 산호초 mesocosms를 조립하고 연구 할 수 있습니다. 비밀스러운 생물 다양성을 옮기고 이동식 방목 무척추 동물의 자연 모집에 "부스트"를 제공하기 위해 씨를 뿌린 ARM을 사용하면 조류 생물 오염을 줄이고 산호에 대한 저서 경쟁을 줄이기위한 기능적 솔루션을 제공합니다. 이 시스템의 구성 요소로 확립되고 표준화된 샘플링 구조를 사용하면 Arks의 비밀 커뮤니티를 장기간 모니터링하고 ARMS를 글로벌 생물다양성 인구 조사 도구로 사용하여 생성된 데이터 세트와 비교할 수 있으므로 부가가치가 제공됩니다.
Coral Arks는 산호 및 무척추 동물 바이오매스를 전파하기 위한 보다 총체적이고 통합적이며 자체 조절적인 플랫폼 역할을 할 수 있으며, 이를 통해 근처의 황폐화된 산호초로 이식될 수 있으며 개선된 수질 조건에서 산호가 성장하고 번식할 수 있는 안전한 피난처를 제공할 수 있습니다. 현재 푸에르토 리코에서 입증 된 바와 같이, Arks는 잔해 품목이나 황폐화 된 지역에서 산호와 암초 생물 다양성을 재배치하는 것과 관련된 완화 프로젝트에서 향상된 생존 결과를 산출 할 수 있습니다. 방주는 어류 개체군의 서식지를 대체하고, 새로운 보존 전략을 테스트하고, 토착 산호초 생물 다양성을 보존하는 방법으로 장기 프로젝트와 관련이 있습니다. 이 과정에서 Arks는 산호초 집합 및 생태학적 계승에 대한 현장 연구를 수행하기 위한 다양한 도구를 제공하고 산호초 연결성에 대한 새로운 통찰력을 생성할 수 있습니다.

전 세계적으로 산호초 생태계는 생물 다양성이 높고 산호가 우세한 저서 공동체에서 잔디 및 다육질의 거대 조류가 지배하는 다양성이 낮은 공동체로 전환되고 있습니다 1,2,3. 산호초 황폐화의 메커니즘을 특성화하는 데 수십 년에 걸친 진전은 미생물과 거대 유기체 군집 간의 연결이 이러한 전환의 속도와 심각성을 어떻게 향상시키는지를 밝혀 냈습니다. 예를 들어, 인간 개체군에 의한 산호초의 남획은 방목되지 않은 조류에서 광합성으로 파생 된 과도한 당이 산호초 미생물 군집으로 에너지를 분로하여 병인을 유발하고 산호 감소를 유발하는 영양 캐스케이드를 시작합니다 4,5,6. 이 영양 다운 그레이드는 수질 저하로 인한 산호초의 생물 다양성 손실에 의해 강화됩니다 7,8. 중우주 수준의 실험은 생물 다양성을 향상시키고 수질을 개선함으로써 산호초 군집의 영양 저하를 더 잘 이해하고 완화하는 데 사용될 수 있지만 물류 문제로 인해 이러한 연구를 현장에서 구현하기가 어렵습니다.
산호초에 대한 영양 하향 조정의 결과는 신비한 생물 다양성의 광범위한 손실이며, 그 중 많은 부분이 특성화되지 않은 채로 남아 있습니다 7,9. 산호는 포식자 방어10, 청소 11, 경쟁 조류 방목 12,13 및 암초 수질 화학 14,15 조절에 필수적인 역할을 수행함으로써 건강을 지원하는 다양한 비밀 암초 유기체 ( "cryptobiota")에 의존합니다. 최근까지 시각적 조사의 방법론적 한계로 인해 산호초 크립토바이오타는 산호초 생태학의 맥락에서 과소 대표되고 제대로 이해되지 않았으며, 따라서 산호초를 복원하거나 재건하려는 노력에서 거의 고려되지 않았습니다. 지난 10년 동안 ARMS(Autonomous Reef Monitoring Structures)라는 표준화된 정착 단위를 고처리량 시퀀싱 접근 방식과 결합하여 암초 크립토바이오타16,17의 더 나은 수집 및 특성화를 가능하게 했습니다. ARMS는 알려진 거의 모든 산호초 생물 다양성의 대표자를 수동적으로 모집하고 암초 규모의 과정 9,18,19,20,21,22,23에서 비밀 유기체의 수많은 기능적 역할을 밝히는 데 도움을주었습니다. 따라서 이러한 정착 단위는 영양 구조를 유지하는 데 필수적인 방목, 방어 및 지역 수질 향상과 같은 생물학적으로 매개 된 메커니즘을 통해 더 손상되지 않은 암초 공동체를 모으기 위해 산호와 함께 신비한 암초 생물상을 옮기는 메커니즘을 제공합니다.
산호가 우세한 산호초는 조명이 높고 영양가가 낮으며 산소가 풍부한 환경에서 번성합니다. 도시화, 농업, 남획과 같은 인간 활동은 유출수의 퇴적물, 영양분, 금속 및 기타 화합물을 증가시키고 24,25 생지화학적 순환을 변화시킴으로써 많은 산호초의 수질을 감소시켰습니다26. 차례로, 이러한 활동은 질식, 에너지 고갈, 퇴적과 관련된 오염 물질의 전달을 통해 산호초 공동체를 악화시킵니다27,28, 산호와 경쟁하는 거대 조류의 성장 촉진 29, 미생물 병원체의 풍부함증가 6,30,31, 비밀 무척추 동물을 죽이는 저산소 구역생성 32,33 . 이러한 "지역적 영향"은 온도 상승 및 pH 감소를 포함하여 해양 조건의 지역적 및 세계적 변화로 인해 악화되어 산호 및 기타 암초 생물34,35의 조건을 더욱 악화시킵니다. 특히 저서 물 경계면에서, 저서 공동체의 호흡 및 광합성 역학은 pH와 용존 산소의 변동을 일으켜 고도로 분해 된 산호초에서 더욱 두드러지게되어 저서 무척추 동물이 견딜 수없는 조건을 만듭니다32,36,37,38 . 따라서 적절한 수질 조건을 제공하는 것은 기능하는 산호초 공동체를 모으는 데 필수적이지만, 점점 더 많은 산호초가 다양한 황폐화 상태에 갇혀 있기 때문에 여전히 어려운 과제입니다.
저서의 산호와 기초적인 비밀 분류군이 직면 한 많은 도전은 해수면과 해저 사이의 물기둥 설정으로 정의 된 중수로의 이전을 통해 극복 될 수 있습니다. 중수 환경에서는 수질이 개선되고39,40, 침전이 감소하며 해저로부터의 거리가 저서 대사와 관련된 매개 변수의 변동을 완화합니다. 이러한 특성은 육지에서 파생 된 유출수와 같은 육상 기반의 인위적 영향이 해안으로부터의 거리에 따라 점점 희석되는 연안으로 이동함으로써 더욱 개선됩니다. 여기에서 우리는 중수의 개선된 수질 조건을 활용하고 산호초 공동체 조립을 위해 고정된 긍정적인 부력 구조에 신비한 생물 다양성을 통합하는 접근 방식인 Coral Reef Arks를 구축, 배치 및 모니터링하기 위한 프로토콜을 소개하고 제공합니다.
산호초 방주 시스템 또는 "방주"는 두 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다 : (1) 저서 위로 올라간 매달린 단단한 측지 플랫폼과 (2) 인근 저서 지역에서 암초 크립토 바이오 타를 전위시키는 유기체로 덮인 또는 "시드 된"ARMS를 통해 자연 모집 프로세스를 보완하여보다 다양하고 기능적인 산호초 공동체를 제공합니다. 측지 구조는 강도를 최대화하고 건축 자재 (따라서 무게)를 최소화하고 암초 매트릭스와 유사한 내부의 난류 환경을 조성하기 위해 선택되었습니다.
두 개의 방주 설계가 두 개의 카리브해 현장 현장에 성공적으로 설치되었으며 현재 암초 공동체 설립 및 생태학적 계승에 대한 연구에 사용되고 있습니다(그림 1). Coral Arks 구조는 장기적인 연구 플랫폼으로 의도되었으며, 따라서 이 원고의 주요 초점은 중수 환경에서 안정성과 수명을 극대화하기 위해 이러한 구조를 배치, 설치, 모니터링 및 유지 관리하는 프로토콜을 설명하는 것입니다. 모델링과 수중 테스트의 조합은 구조물의 항력 특성을 평가하고 예상되는 유체역학적 힘을 견딜 수 있도록 설계를 조정하는 데 사용되었습니다. 설치 후, 암초 공동체는 활발한 전좌 (산호와 씨를 뿌린 ARMS 단위)와 자연 모집의 조합을 통해 같은 깊이의 방주와 인근 저서 통제 장소에 설립되었습니다. 방주에서의 수질 조건, 미생물 군집 역학 및 산호 생존은 초기 연속 기간 동안 여러 시점에서 문서화되었으며 저서 통제 장소와 비교되었습니다. 현재까지, 중수 산호 방주 환경과 관련된 조건은 같은 깊이의 이웃 저서 통제 지역에 비해 산호 및 관련 비밀 컨소시엄에 지속적으로 더 유리했습니다. 아래 방법은 사이트를 선택하고 Coral Arks 구조를 설계 및 배포하는 방법을 포함하여 Coral Arks 접근 방식을 복제하는 데 필요한 단계를 설명합니다. 산호 방주를 모니터링하기 위해 제안 된 접근법은 보충 파일 1에 포함되어 있습니다.

coral reef arks: 산호초 커뮤니티를 조립하기 위한 현장 메소코스m 및 툴킷

Coral Reef Arks: An In Situ Mesocosm and Toolkit for Assembling Reef Communities

산호초는 다단계 영양 구조를 지원하고 높은 조명 수준, 빠른 물 흐름 및 낮은 영양 수준을 포함하는 유리한 수질 조건에서 자랄 때 번성하고 최대의 생태계 서비스를 제공합니다. 열악한 수질 및 기타 인위적 스트레스 요인으로 인해 최근 수십 년 동안 산호 사망률이 높아져 많은 산호초에서 영양 저하와 생물학적 복잡성 손실이 발생했습니다. 영양 하향 조정의 원인을 역전시키기위한 해결책은 여전히 애매한데, 부분적으로는 산호초를 복원하려는 노력이 처음에 산호 사망률을 초래 한 것과 동일한 감소 된 조건에서 종종 시도되기 때문입니다. 
긍정적 인 부력, 중수 구조 인 산호 방주 (Coral Arks)는 장기 연구 플랫폼으로 사용하기 위해 건강한 암초 mesocosms를 조립하기 위해 옮겨지고 자연적으로 모집 된 산호초에 대한 개선 된 수질 조건과 지원 비밀 생물 다양성을 제공하도록 설계되었습니다. 수동 정착 장치인 ARMS(Autonomous Reef Monitoring Structures)는 신비한 산호초 생물 다양성을 산호방주로 옮기는 데 사용되어 자연 모집에 "부스트"를 제공하고 산호 건강에 생태학적 지원에 기여합니다. 우리는 구조물의 항력 특성을 평가하고 유체역학적 힘에 대한 반응을 기반으로 중수에서의 장기적인 안정성을 평가하기 위해 두 가지 Arks 설계를 모델링하고 실험적으로 테스트했습니다. 
그런 다음 두 개의 카리브해 암초 사이트에 두 가지 설계의 Arks 구조물을 설치하고 시간이 지남에 따라 Arks 환경과 관련된 여러 수질 지표를 측정했습니다. 배치 시점과 6개월 후, Coral Arks는 더 높은 유량, 빛 및 용존 산소, 전위된 산호의 더 높은 생존, 동일한 깊이의 인근 해저 지역에 비해 감소된 침전 및 미생물화 감소를 포함하여 암초 기능에 대한 향상된 지표를 보여주었습니다. 이 방법은 연구자들에게 수심 및 부지와 같은 배치 매개 변수를 변경하여 지역 수질 조건을 조정할 수있는 암초 공동체를 구축하기위한 적응 가능하고 장기적인 플랫폼을 제공합니다.

위의 방법은 Coral Arks 시스템의 두 가지 설계에 대한 조립 및 설치 지침을 제공합니다. 각 설계에 대한 프로토 타입은 장기 배포 전에 미국 샌디에고에서 조립 및 현장 테스트를 거쳐 항력 특성을 평가하고 모델링 된 경험적 강도 값을 기반으로 구조적 무결성을 최적화했습니다. 풍동 테스트, 유체 역학 시뮬레이션 및 프로토타입 구조를 사용한 모델링된 값의 수중 검증 결과를 포함하여 여기에 제시된 두 Arks 지오메트리의 선택 및 개선에 중요한 모델링 노력은 보충 파일 1의 섹션 6에 자세히 설명되어 있습니다. "Shell"Arks 설계의 모델링 및 수중 테스트 결과가 여기에 표시됩니다. 그런 다음 푸에르토 리코와 퀴라 소의 카리브해 현장 (총 4 개의 방주 구조물 설치)에 각 설계의 두 가지 구조물이 배치되었고 산호가 구조물로 옮겨졌습니다. "Shell" Arks 설계 및 2개의 해저 통제 사이트와 관련된 수질, 미생물 군집 및 산호 생존 지표는 자연 모집 및 파종된 ARMS 추가 후 Arks 구조와 관련된 환경 매개변수 및 산호 건강의 변화를 특성화하고 결정하기 위해 6개월에 걸친 여러 시점에서 수집되었습니다.
Coral Arks의 항력 특성 대상 환경에서 살아남을 수 있는 구조와 계류를 설계하기 위해서는 Coral Arks의 항력 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 구조적 관점에서 유체역학적 항력은 순 부력과 함께 구조물 내, 특히 계류장과 고정 시스템에 하중을 가합니다. 우리는 Arks 구조의 항력 특성을 추정하기 위해 모델링 및 실험 측정을 수행했습니다. Arks 구조의 "Shell" 설계에 대한 이러한 테스트 결과는 아래에 자세히 설명되어 있습니다. 모델링은 구조의 개별 요소의 항력을 추정하고 이를 합산한 다음 결과를 방정식 (1) 및 방정식 2와 같이 효과적인 항력 계수로 결합하여 수행되었습니다.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/64778/64778eq01.jpg" style="margin: auto;">(1개)
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/64778/64778eq02.jpg" style="margin: auto;">(2개)
여기서 D합계는 Di 요소 항력의 합으로부터 추정된 구조물의 총 항력이고, CD는 전체 구조물 항력 계수이고, 유체 밀도이고, U는 유체에 대한 물체의 유속이고, A는 구조물의 정면 면적이다. 이 계산에서 요소는 모두 원통으로 가정되었으며 흐름에 대한 방향은 Ark 구조의 직립 기하학에 의해 결정되었습니다. 모델링은 최종 필드 시스템을 구축하기 전에 견인 테스트 (아래 설명 참조)에 사용 된 것과 동일한 프로토 타입 "Shell"시스템 (2V 측지 구체)에 대해 수행되었습니다. 프로토 타입은 약 2.10m2의 총 정면 면적을 가지며, 모델링 결과는 약 0.12의 전체 구조에 대한 유효 항력 계수를 나타냈다. 속도의 함수로 구조에 대한 모델 예측 항력은 그림 4에 나와 있습니다.
상이한 유속 하에서 경험하게 될 구조물의 항력에 대한 실험적 추정치는 예인선과 틸트 센서와 일직선으로 접합된 로드셀이 있는 선박 뒤에서 Ark 구조를 견인하여 예인 속도 범위에서 수직축에 대한 Ark의 방향 변화를 기록함으로써 얻어졌습니다. 견인 전에 구조물의 수중 중량을 결정하고 약 200kg의 순 부력을 시뮬레이션하기에 충분한 추가 중량을 구조물에 추가했습니다(시스템의 초기 목표). 견인 케이블의 장력과 Ark의 경사각에 따라 각 속도에서의 항력(D견인)은 식 (3)을 사용하여 결정되었습니다.
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/64778/64778eq03.jpg" style="margin: auto;">(3)
여기서 T 는 로드셀에서 측정된 장력이고 수직 축에 대한 기울기 각도입니다. 결과 항력 대 속도 관계는 그림 4에 나와 있습니다. 그런 다음 정면 면적 및 물 밀도의 추정치와 결합된 가장 적합한 항력 곡선( 형태 D견인 α U2, 그림 4 참조)을 사용하여 0.13의 경험적 항력 계수를 결정했습니다.
견인 테스트 중 레이놀즈 수 (및 모델링에 사용 된 범위)는 일반적으로 난류 체제에서 105-10 6 범위였습니다. 이 레이놀즈 수 범위에 있는 구에 대한 항력 계수의 일반적인 값은 0.2와 0.4 사이입니다. 비교를 위해 항력 계수가 0.3인 구에 대한 항력 곡선의 플롯이 그림 4에 나와 있습니다. 따라서, 항력 계수의 모델링 및 실험적 추정치는 구보다 2 내지 3 배 더 작으며, 이는 구조의 더 개방 된 특성과 일치한다.
이러한 모델링 된 결과를 검증하기 위해 우리는 또한 두 개의 "Shell"Arks 구조물의 반응에 대한 현장 측정을 수행했습니다. 이를 위해 Ark 메인 계류라인에 맞춰 동일한 로드셀을 임시로 설치하고, Ark에 기울기 센서를 설치하고, 현장에 전류계를 설치하여 유속을 동시에 모니터링했습니다. 그런 다음 장력의 부력과 항력 성분은 기울기 각도와 로드셀 측정에서 계산되었습니다(그림 5). 측정 기간 동안의 전류 속도는 약 20cm/s로 비교적 안정적이었고 데이터 세트는 상대적으로 짧았습니다. 따라서 데이터는 해당 기간 동안 평균화되었으며 필드 항력 및 속도 응답을 모델링 및 실험적 견인 추정치와 비교하는 데 사용되었습니다. 이러한 결과는 배치 현장의 예상 조건(일반적인 폭풍 발생 시 최대 1.3m/s의 유속)에서 시스템의 항력이 300kg 미만일 것으로 예상됨을 보여줍니다.
푸에르토리코 비에케스에 있는 두 "쉘" 구조물은 2022년 9월 카테고리 1 허리케인 피오나의 직접적인 타격에서 구조물, 계류 또는 고정 시스템에 명백한 손상 없이 살아남아 설계를 지원하는 현장 테스트를 제공했습니다. 인근 부표(CARICOOS)는 배치 현장의 10m 깊이에서 1.05m/s의 현재 속도를 기록했으며, 이는 계류 시스템에서 약 160kg의 항력에 해당합니다. 이 시스템은 1,600kg의 힘을 견딜 수 있도록 설계되었으며(앵커 용량 및 부품 파괴 강도 고려) 주변 또는 일반적인 폭풍 조건에서 고장이 나지 않을 것으로 예상됩니다.
Coral Arks에 대한 순 부력 모니터링 방주 구조의 항력 특성을 검증하기 위해 설명된 것과 동일한 접근 방식이 방주의 순 부력을 모니터링하는 방법을 개발하는 데에도 사용되었습니다. 방주의 물리적 구조가 일정하게 유지되는 한, 순 부력은 전체 군집 석회화와 산호 성장을 모니터링하기 위한 대략적인 프록시를 제공할 뿐만 아니라 시스템이 시간 경과에 따른 생물학적 성장을 보상하기에 충분한 양의 부력을 가지고 있는지 여부를 결정하기 위한 유지 관리 지표를 제공합니다. 계류 장력의 부력 성분 (B)은 식 (4)의 스트레인 게이지 및 기울기 센서 데이터를 사용하여 계산되었습니다.
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/64778/64778eq04.jpg" style="margin: auto;">(4개)
여기서 T 는 로드셀에서 측정된 장력이고 기울기 각도입니다. 순 부력의 결과 시계열은 그림 5에 나와 있습니다. 현장 모니터링 이벤트 동안 존재하는 비교적 안정적인 현재 조건 하에서, 우리는 푸에르토 리코의 비에 케스 (Vieques)에 배치 된 두 개의 "쉘 (Shell)"방주 구조물이 82.7 kg ± 1.0 kg (Ark 1) 및 83.0 kg ± 0.9 kg (Ark 2)의 유사한 순 부실을 갖는 것으로 나타났습니다 (1 표준 편차 ±) 모든 산호와 파종 된 ARMS 유닛이 초기 구조물 배치 후 구조물로 옮겨졌습니다. 결과는 상대적으로 안정적인 물 흐름 기간 동안의 단기 모니터링을 사용하여 현장의 순 부력을 ~1kg 이내로 결정할 수 있으며, 이는 바이오매스의 변화를 모니터링하는 데 장기적으로 유용할 것임을 보여줍니다.
수질과 미생물 군집 역학 수질 및 수주 관련 미생물 군집과 관련된 메트릭은 푸에르토리코의 Isla Vieques 앞바다에서 55피트 깊이의 방주 상단과 함께 25피트 수심에 고정된 두 개의 중수 "Shell" 방주에서 측정되었습니다(그림 6C). 두 개의 방주에서 얻은 수질 지표, 미생물 및 바이러스 풍부도, 평균 미생물 크기는 25피트 깊이에 있지만 해안에 훨씬 더 가까운 두 개의 인근 해저 "통제" 장소의 동일한 지표와 비교되었습니다(그림 6D). 표시된 측정값은 이동된 산호의 초기 배치(2021년 11월)와 두 번째 배치의 산호와 씨를 뿌린 ARMS가 방주로 옮겨진 후(2022년 5월) 6개월 후 방주를 설치한 직후에 수집되었습니다. 그런 다음 비교를 위해 두 사이트(Arks 및 통제 사이트)에서 평균을 냈습니다. 파종된 ARMS가 배치 후 6개월에 Arks로 옮겨짐에 따라 처음 6개월 동안 구조물에 생물학적 군집이 축적된 것은 생물 오염 및 자연 모집과 관련이 있었습니다.
Arks 환경은 저서 대조 부위보다 더 높은 평균 주간 광도(그림 6A), 더 높은 평균 유속(그림 6C), 더 낮은 용존 유기 탄소 농도(그림 6F) 및 더 낮은 용존 산소 농도의 디엘 변동(그림 6G)을 나타냈습니다. Arks는 또한 중수 Arks 환경에서 더 많은 양의 유리 바이러스(그림 7C)와 더 낮은 미생물 풍부도(그림 7B)에 의해 구동되는 대조군보다 더 높은 바이러스 대 미생물 비율(그림 7A)을 가진 미생물 군집을 표시했습니다. 방주의 미생물 군집은 평균적으로 해저 지역의 미생물 군집보다 물리적으로 더 작은 세포로 구성되었습니다(그림 7D). 방주와 대조 장소 사이의 온도 차이는 크지 않았습니다(그림 6E). 위의 모든 경향은 통제 지역보다 방주에서 더 나은 수질과 더 건강한 미생물 군집과 일치합니다. 이러한 조건은 배치 초기 6개월 동안 지속되었으며, 이 기간 동안 산호 덩어리의 이동과 물기둥의 자연 모집을 통해 초기 생물학적 공동체가 방주에서 발전했으며 연속적인 변화를 경험했으며 6개월에 구조물에 씨를 뿌린 ARM을 추가했습니다.
산호 생존 8 종과 다양한 형태로 구성된 산호 코호트는 방주 설치 (0 개월)와 6 개월에 파종 된 ARM이 추가 된 후 방주 및 저서 방제 장소에 배포되었습니다. 각 산호 종의 원래 부모 식민지는 너빈(주어진 치수에서 2-8cm)으로 파편화되고 석회암 산호판(20cm2 플레이트당 4-5개의 너빈)에 부착되어 방주와 대조 지역 모두에 균등하게 분포되어 동일한 종과 유전자형이 중수 방주 지역과 대조 지역 모두에서 표현되도록 했습니다. 이 옮겨진 산호의 생존은 방주와 통제 장소에서 3 개월마다 평가되었습니다. 첫 번째 산호 코호트가 전좌된 지 9개월이 지난 후, 대조군(42%, 그림 8)에 비해 방주(80%, 그림 8)에 더 많은 산호가 여전히 살아 있었습니다. 
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64778/64778fig01.jpg"> 그림 1 : 완전히 설치된 두 개의 Coral Ark 구조물의 구조적 구성 요소를 보여주는 다이어그램. 왼쪽, "Shell"및 "Two-Platform"(오른쪽) Coral Arks 구조가 양의 부력을 제공하는 두 가지 방법과 앵커링을 위한 두 가지 방법과 함께 표시됩니다. 약어: ARMS = Autonomous Reef Monitoring Structures. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64778/64778fig02.jpg"> 그림 2: ARMS 장치의 설계, 배포 및 이전. (AD) PVC ARMS 및 (EH) 석회암 ARMS는 해저 파종 장소에서 산호 방주까지. (A) 사진 출처: Michael Berumen. (B) David Littschwager의 사진 제공. 약어: PVC = 폴리염화비닐; ARMS = 자율 암초 모니터링 구조. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64778/64778fig03.jpg"> 그림 3 : Coral Arks의 배포 단계를 나타내는 이미지, 현장으로의 운송 및 전체 설치를 포함합니다. (A-C) 쉘 타입 및 (D-F) 2 플랫폼 타입 시스템. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64778/64778fig04.jpg"> 그림 4: 모델링, 실험적 견인 테스트 및 동일한 대략적인 축척의 구의 항력에 대한 현장 검증을 기반으로 한 "Shell" Ark 구조의 항력 특성. "ARK1"과 "ARK2"는 푸에르토리코 비에케스의 같은 장소에 설치된 동일한 "Shell" 방주 구조입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64778/64778fig05.jpg"> 그림 5: 푸에르토리코의 비에케스(Vieques)에 있는 두 개의 "쉘(Shell)" 방주에 대해 측정된 순 부력 값. "Shell" Ark 1(파란색) 및 "Shell" Ark 2(녹색)에 대한 계류선(왼쪽 축, 어두운 색상)의 유속(오른쪽 축, 중간 색상), 순 부력(왼쪽 축, 밝은 색상) 및 계산된 항력/장력이 표시됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64778/64778fig06.jpg"> 그림 6: 푸에르토리코 비에케스(Vieques)에 있는 "Shell" Arks 및 해저 통제 현장과 관련된 수질 지표, 설치 직후 및 6개월 후. (A) 주간 광도, (B) 현재 속도, (C,D) 설치 후 6개월 동안 촬영한 사진, (E) 온도, (F) 용존 유기 탄소, (G) 6개월 동안 방주 대 대조 현장의 용존 산소 수준 변화. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64778/64778fig07.jpg"> 그림 7: 설치 직후와 설치 후 6개월 동안 푸에르토리코 비에케스(Vieques)에 있는 "Shell" Arks 및 해저 통제 현장의 수주 관련 미생물 군집과 관련된 메트릭 . (A) 바이러스 대 미생물 비율, (B) 박테리아 세포 풍부도, (C) 유리 바이러스 풍부도 및 (D) 평균 박테리아 세포 크기. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778fig07large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64778/64778fig08.jpg"> 그림 8 : 이동 후 처음 9 개월 동안 푸에르토 리코의 Vieques에있는 "Shell"Arks 및 해저 통제 구역에서 살아남은 산호의 비율. 이미지는 전좌 직후(왼쪽)와 전좌 후 6개월(오른쪽)의 Arks(위)와 저서 대조 부위(아래)에 있는 단일 산호판의 상태를 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778fig08large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 1: ARMS 구성 및 설계 고려 사항. 약어: ARMS = Autonomous Reef Monitoring Structures; PVC = 폴리염화비닐. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778_Table%201.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
표 2 : Coral Arks 설계 고려 사항. 약어: PVC = 폴리염화비닐; ARMS = 자율 암초 모니터링 구조; HDPE = 고밀도 폴리에틸렌. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/Table%202.xlsx" target="_blank">이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
보충 파일. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64778/64778_JoVE%20Coral%20Arks%20Supplementary%20File%201.pdf" style="font-size: 14px;" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

Coral Arks라고 하는 계류된 중수 측지 구조물은 연안을 포함하여 이전에 작동하지 않는 지역에서 산호초 커뮤니티를 구축, 모니터링 및 교란하는 데 사용할 수 있는 모듈식의 확장 가능하고 수직으로 조정 가능한 연구 플랫폼을 제공합니다.

Coral Reef Arks: 산호초 커뮤니티를 조립하기 위한 현장 메소코스m 및 툴킷

Coral reefs thrive and provide maximal ecosystem services when they support a multi-level trophic structure and grow in favorable water quality conditions ...

산호 방주는 생물이 비 생물 적 환경을 어떻게 변화시키는 방법을 포함하여 해양 공동체가 어떻게 모이고, 시간이 지남에 따라 변화하며, 변화하는 환경 조건에 대응하는지에 대한 주요 질문에 답할 수 있습니다. 산호 방주는 자연 환경과 생태계 규모에서 산호초 공동체를 구축하고 실험하기 위한 복제 가능하고 확장 가능하며 수직으로 조정 가능한 연구 플랫폼을 제공합니다. 생태계 mesocosms를 구축하기 위해 ARM과 방주를 결합하는이 방법은 지구 전역에 사는 저서 해양 공동체, 특히 해안 지역에서 발견되는 저서 해양 공동체에 적용될 수 있습니다.모래 나사를 벤토로 운반한 후 모래 나사를 똑바로 세우고 첫 번째 디스크가 모래나 느슨한 잔해로 덮일 때까지 비틀어 모래 나사를 묻습니다. 5피트 길이의 금속 회전 막대를 앵커의 눈을 통해 배치하여 대부분의 회전 막대가 눈의 한쪽에서 튀어나오도록 합니다. benthos에서 걷거나 원을 그리며 수영하는 동안 눈만 benthos에서 튀어 나올 때까지 모래 나사를 기판에 조입니다.고정력을 높이기 위해 체인 굴레로 연결된 삼각형 패턴의 3 개의 모래 나사를 설치하십시오. 측지 프레임을 조립하려면 스테인리스 스틸 육각 너트를 볼트 상단까지 2.5인치 스테인리스 스틸 볼트 3/4에 나사로 고정합니다. 스트럿의 안쪽을 향한 구멍 중 하나에 볼트를 삽입하고 허브가 스트럿 길이 아래로 미끄러지지 않도록 잠금 너트로 고정합니다.이제 허브의 구멍 중 하나를 통해 각 스트럿의 끝을 밉니다. 스트럿의 바깥쪽 구멍을 통해 다른 볼트를 조이고 스트럿이 허브에서 미끄러지지 않도록 잠금 너트로 마무리합니다. 하나의 허브에 있는 5개의 스트럿 모두에 대해 반복합니다.그런 다음 측지 구가 조립될 때까지 허브와 스트럿을 추가합니다. 1/8인치 스테인리스 스틸 와이어 로프를 푼 후 스트럿을 통해 나사산을 끼우기 시작합니다. 실버 달러 크기의 나일론 케이블 타이로 각 허브에 하나씩 12개의 루프를 만듭니다.와이어 로프가 스트럿을 통해 끼워질 때 허브의 지퍼 타이 루프를 통해 로프를 통과시킨 다음 다음 스트럿으로 계속합니다. 지퍼 타이 루프로 각 정점의 중앙에 연결된 모든 스트럿을 통해 와이어 로프를 계속 끼우십시오. 케이블을 시작 지점으로 다시 끼운 후 플라이어를 사용하여 지퍼 타이 루프를 당겨 와이어 로프 길이를 서로 가깝게 만듭니다.1/2인치 스테인리스 스틸 케이블 cl 맞춤amp 모든 와이어 로프 길이에 단단히 조입니다. 구조체의 모든 꼭짓점에 대해 반복합니다. 이제 3개의 1/2인치 케이블 클램프를 사용하여 금속 와이어의 양쪽 끝을 결합하고 고정합니다.양쪽 끝의 눈에 유압식으로 스웨이징되는 3 x 8인치 스테인리스 스틸 케이블의 두 가지 길이로 구성된 리깅 시스템을 추가합니다. 케이블의 하단 끝을 궤의 상단과 하단을 통과시키고 망치를 사용하여 엔드 캡을 상단 및 하단 허브에 맞춥니다. 중간에 있는 턴버클 시스템은 두 가지 길이의 스테인리스 케이블을 연결합니다.아이볼트를 턴버클에 나사로 고정하고 시스템을 단단하게 만들기에 충분한 장력이 구조물에 가해질 때까지 조입니다. 플랫폼의 측면을 방주 스트럿에 고정하기 위해 견고한 250파운드 강도의 지퍼 타이를 사용하여 두 개의 반 오각형으로 절단된 각 성형 유리 섬유 격자를 방주 내부에 추가합니다. 한 길이의 유리 섬유 I-빔을 배치하여 구조 아래에 유리 섬유 플랫폼의 양쪽 절반을 결합하고 두 개의 스테인리스 스틸 U-볼트를 사용하여 플랫폼 아래쪽에 고정하고 나일론 인서트 잠금 너트로 고정합니다.다른 4개의 I-빔에 대해 반복하여 플랫폼 길이에 따라 균등하게 분배합니다. 이것은 플랫폼의 두 반쪽을 결합하고 지원하여 완전한 오각형을 만듭니다. 플랫폼 가장자리에 있는 튼튼한 지퍼 타이를 조이고 초과분을 잘라냅니다.이 단계가 끝나면 내부 플랫폼이 방주 구조에 단단히 통합됩니다. 스테인리스 스틸 마우스 와이어를 사용하여 턴버클 끝과 모든 걸쇠를 마우스로 고정합니다. 이 단계가 끝나면 궤에는 두 개의 통합 플랫폼, 하드웨어 부착을 위한 상단 및 하단 부착물, 고정 및 양수 부력을 통해 구조물에 가해지는 인장력의 대부분을 지탱하는 중앙 케이블이 있습니다.프레임이 완전히 조립되면 배포 사이트에 측지 프레임을 설치합니다. 아크의 수중 중량을 측정하려면 수중 로드셀을 블록 및 태클 풀리 시스템에 부착하여 계류 라인의 장력을 스트레인 게이지 시스템으로 일시적으로 전달합니다. 블록의 바닥을 부착하고 중간 걸쇠 지점과 같은 방주 계류 시스템의 안전한 위치 또는 해저 앵커에 태클합니다.로드 셀의 상단을 아크 장착 프레임워크의 안전한 위치에 부착합니다. 아크의 계류 구성 요소를 제거하거나 변경하지 않고 블록과 태클 및 풀리 시스템을 통해 라인을 당겨 장력이 아크 계류 시스템에서 풀리 시스템으로 전달되도록 당길 때마다 라인을 클리팅합니다. 스트레인 게이지가 장력 측정값을 수집할 수 있도록 계류 라인이 완전히 느슨해졌는지 확인하십시오.최소 몇 분의 데이터 수집 후 블록 및 태클 풀리 시스템에서 장력을 천천히 아크 계류 라인으로 다시 옮깁니다. 걸쇠 및 기타 계류 구성 요소가 제대로 장착되고 고정되었는지 확인하십시오. 두 개의 쉘 아크 구조의 반응은 10kg 미만의 항력과 82.7kg 및 83.0kg의 순 부력을 보여줍니다.측정 기간 동안의 현재 속도는 초당 약 20cm로 비교적 안정적이었습니다. 방주의 환경은 같은 깊이에 위치한 저서 대조 장소보다 더 높은 평균 주간 광도, 더 높은 평균 유속, 더 낮은 용존 유기 탄소 농도 및 더 낮은 용존 산소 농도의 더 낮은 diel 변동을 나타냈습니다. 방주와 통제 장소 사이의 온도 차이는 미미했습니다.방주는 또한 대조 지역보다 바이러스 대 미생물 비율이 더 높은 미생물 군집을 나타냈는데, 이는 중수 방주의 환경에서 미생물의 수가 적고 자유 바이러스가 더 많기 때문입니다. 방주의 미생물 군집은 평균적으로 해저 지역의 미생물 군집보다 물리적으로 더 작은 세포로 구성되었습니다. 실험적으로 옮겨진 산호의 생존은 방주와 통제 장소에서 3 개월마다 평가되었습니다.첫 번째 산호 집단이 전좌 된 지 9 개월 후, 통제 지역에 비해 방주에 더 많은 산호가 여전히 살아있었습니다. 산호 방주 시스템은 장기적인 생태 모니터링 프로젝트를 위해 설계되었으므로 배치 현장의 정상 및 극한 조건을 모두 고려하여 앵커링 시스템과 구조 설계를 선택해야합니다. 산호 방주 군집과 관련된 비 생물 적 요인은 시스템의 깊이를 변경하여 조정할 수 있으며, 산호초 바이러스 및 미생물 군집이 변화하는 환경 조건에 어떻게 반응하는지에 대한 조사를 가능하게합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Environment

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