Ковчеги коралловых рифов: мезокосм in situ и инструментарий для сборки рифовых сообществ

Во всем мире экосистемы коралловых рифов претерпевают переходы от бентических сообществ с высоким биоразнообразием и преобладанием кораллов к сообществам с более низким разнообразием, в которых преобладают дерновые и мясистые макроводоросли ^1,2,3. Десятилетия прогресса в характеристике механизмов деградации коралловых рифов показали, как связи между микробными и макроорганизменными сообществами усиливают темпы и тяжесть этих переходов. Например, чрезмерный вылов рифов человеческими популяциями инициирует трофический каскад, в котором избыток фотосинтетических сахаров из необработанных водорослей шунтирует энергию в микробные сообщества рифов, тем самым стимулируя патогенез и вызывая сокращение кораллов ^4,5,6. Это трофическое понижение усиливается потерей биоразнообразия на рифах в результате ухудшения качества воды ^7,8. Эксперименты на уровне мезокосма могут быть использованы для лучшего понимания и смягчения трофического понижения уровня сообществ коралловых рифов за счет увеличения биоразнообразия и улучшения качества воды, но логистические проблемы затрудняют проведение этих исследований in situ.

Следствием трофического понижения на рифах является повсеместная утрата загадочного биоразнообразия, большая часть которого остается нехарактерной ^7,9. Кораллы полагаются на разнообразный набор загадочных рифовых организмов («криптобиота»), которые поддерживают их здоровье, играя неотъемлемую роль в защите от хищников 10, очистке 11, выпасе конкурирующих водорослей 12,13 и регулировании химического состава рифовой воды ^14,15. До недавнего времени из-за методологических ограничений визуальных съемок рифовые криптобиоты были недостаточно представлены и плохо изучены в контексте экологии рифов, и поэтому они редко учитываются в усилиях по восстановлению или восстановлению рифов. В последнее десятилетие использование стандартизированных расчетных единиц, называемых автономными структурами мониторинга рифов (ARMS), в сочетании с высокопроизводительными подходами к секвенированию позволило лучше собирать и характеризовать криптобиоту рифов^16,17. ARMS пассивно набирает представителей почти всех известных биоразнообразий коралловых рифов и помог выявить многочисленные функциональные роли криптических организмов в процессах^{рифового} масштаба 9,18,19,20,21,22,23. Таким образом, эти поселения обеспечивают механизм для перемещения загадочной рифовой биоты рядом с кораллами, чтобы собрать более нетронутые рифовые сообщества с биологически опосредованными механизмами, такими как выпас скота, защита и улучшение местного качества воды, которые необходимы для поддержания трофической структуры.

Рифы с преобладанием кораллов процветают в условиях яркого освещения, с низким содержанием питательных веществ и с хорошим насыщением кислородом. Антропогенная деятельность, такая как урбанизация, сельское хозяйство и чрезмерный вылов рыбы, привела к снижению качества воды на многих коралловых рифах за счет увеличения отложений, питательных веществ, металлов и других соединений в стоке ^24,25 и изменения биогеохимического цикла²⁶. В свою очередь, эта деятельность приводит к деградации рифовых сообществ за счет удушения, истощения энергии, доставки загрязняющих веществ, связанных с седиментацией^27,28, усиления роста макроводорослей, конкурирующих с кораллами²⁹, увеличения численности микробных патогенов^6,30,31 и создания гипоксических зон, убивающих загадочных беспозвоночных^32,33 . Эти и другие «локальные последствия» усугубляются региональными и глобальными изменениями состояния океана, включая повышение температуры и снижение рН, что еще больше ухудшает условия для кораллов и других рифовых организмов^34,35. В частности, на границе раздела бентос и вода динамика дыхания и фотосинтеза бентосных сообществ вызывает колебания рН и растворенного кислорода, которые становятся более выраженными на сильно деградировавших рифах, создавая тем самым условия, которые бентические беспозвоночные не могут переносить^32,36,37,38 . Таким образом, обеспечение надлежащих условий качества воды имеет важное значение для формирования функционирующих рифовых сообществ, но это остается сложной задачей, поскольку все большее число рифов оказывается в ловушке в различных стадиях деградации.

Многие из проблем, с которыми сталкиваются кораллы и основополагающие загадочные таксоны на бентосе, могут быть преодолены путем перемещения в среднюю воду, определяемую здесь как толща воды, находящаяся между поверхностью океана и морским дном. В срединной среде улучшается^{качество воды 39,40}, уменьшается седиментация, а удаленность от морского дна гасит колебания параметров^, связанных с бентосным обменом. Эти характеристики еще больше улучшаются за счет перемещения в море, где антропогенные воздействия с суши, такие как наземный сток, становятся все более размывающимися с удалением от побережья. Здесь мы представляем и предоставляем протоколы для создания, развертывания и мониторинга ковчегов коралловых рифов, подхода, который использует улучшенные условия качества воды в средней воде и включает загадочное биоразнообразие на закрепленных, положительно плавучих структурах для сборки сообществ коралловых рифов.

Системы «Ковчег коралловых рифов», или «ковчеги», состоят из двух основных компонентов: 1) подвешенной жесткой геодезической платформы, возвышающейся над бентосом, и 2) покрытых организмами или «засеянных» АРМС, которые перемещают криптобиоту рифов из близлежащих бентических районов, тем самым дополняя естественные процессы пополнения для обеспечения перемещенных кораллов более разнообразным и функциональным рифовым сообществом. Геодезическая структура была выбрана для максимизации прочности и минимизации строительного материала (и, следовательно, веса), а также для создания внутренней, турбулентной среды потока, аналогичной матрице рифа.

Две конструкции ковчегов были успешно установлены на двух полевых участках в Карибском бассейне и в настоящее время используются для исследований по созданию рифовых сообществ и экологической сукцессии (рис. 1). Структуры коралловых ковчегов предназначены для долгосрочных исследовательских платформ, и поэтому основное внимание в этой рукописи уделяется описанию протоколов размещения, установки, мониторинга и обслуживания этих структур для максимизации их стабильности и долговечности в срединной воде. Комбинация моделирования и испытаний в воде была использована для оценки характеристик сопротивления конструкций и корректировки конструкции с учетом ожидаемых гидродинамических сил. После установки рифовые сообщества были созданы на Ковчегах и на близлежащих бентических контрольных участках на той же глубине за счет сочетания активной транслокации (кораллы и засеянные единицы ARMS) и естественного пополнения. Условия качества воды, динамика микробных сообществ и выживание кораллов на Ковчегах были задокументированы в несколько моментов времени на протяжении раннего сукцессионного периода и сопоставлены с участками бентического контроля. На сегодняшний день условия, связанные с окружающей средой средневодных коралловых ковчегов, неизменно более благоприятны для кораллов и связанных с ними загадочных консорциумов по сравнению с соседними участками бентического контроля на тех же глубинах. Приведенные ниже методы описывают шаги, необходимые для воспроизведения подхода Coral Arks, включая выбор мест, а также проектирование и развертывание структур Coral Arks. Предлагаемые подходы к мониторингу коралловых ковчегов включены в Дополнительный файл 1.

ПРИМЕЧАНИЕ: Подробная информация о производстве, развертывании и мониторинге конструкций ARMS и Coral Arks, включая технические чертежи, схемы и фотографии, представлена в дополнительном файле 1. Разделы протокола, связанные с подводными работами, включая установку конструкций «Ковчегов» и АРМС, рекомендуется проводить командой из трех водолазов (на аквалангах) и двух надводных вспомогательных сотрудников.

1. Сборка и развертывание ARMS

ПРИМЕЧАНИЕ: ARMS представляют собой конструкции размером примерно 1 фут 3 (30 см³), изготовленные из ПВХ или известняковых базовых материалов, которые имитируют трехмерную сложность подложек рифа с твердым дном. В таблице 1 обсуждаются две конструкции АРМ с учетом различных проектных соображений. ARMS рекомендуется развертывать в течение 1-2 лет перед передачей в Ковчеги для максимальной колонизации загадочной биотой.

1. КРОНШТЕЙНЫ ПВХ
   ПРИМЕЧАНИЕ: Готовые компоненты, упомянутые в этом протоколе (и перечисленные в Таблице материалов), описываются с использованием имперских единиц. Изготовленные материалы описываются с использованием метрических единиц. Подробные инструкции по изготовлению, включая технические чертежи для изготовления компонентов, приведены в разделе 1 дополнительного файла 1.
   1. Собрание
      1. Вставьте четыре болта с шестигранной головкой длиной 1/4 дюйма 20,8 дюйма через центральные отверстия на опорной плите из ПВХ толщиной 1/2 дюйма; Затем переверните его так, чтобы болты были обращены вверх вертикально.
      2. Добавьте нейлоновую прокладку к каждому болту, а затем добавьте пластину из ПВХ толщиной 1/4 дюйма 9 x 9 дюймов. Это создает открытый слой между опорной плитой и первой штабелируемой плитой.
      3. Добавьте длинную поперечную проставку на два болта в противоположных углах, а затем добавьте две короткие поперечные прокладки на оставшиеся болты так, чтобы образовалась буква «X». Добавьте еще одну пластину для укладки ПВХ, чтобы создать замкнутый слой.
      4. Повторяйте шаги 1.1.1.2 и 1.1.1.3, чередуя открытые и закрытые слои, пока к болтам не будет добавлено от семи до девяти слоев пластин (дополнительный файл 1-рисунок S5).
      5. Добавьте шайбу, шестигранную гайку и контргайку с нейлоновой вставкой в верхнюю часть каждого болта и надежно затяните.
   2. Для развертывания транспортируйте собранный АРМС из ПВХ к целевому месту развертывания, покрывая АРМС сеткой 100 мкм во время переноса для удержания мелких подвижных беспозвоночных (дополнительный файл 1-рисунок S6). Найдите участок рифового субстрата с твердым дном в непосредственной близости от здоровых сообществ коралловых рифов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Конкретные места развертывания должны быть выбраны с учетом местных правил и положений о разрешениях, таких как избегание критических мест обитания видов, перечисленных в Законе об исчезающих видах, в водах США.
      1. Используя 3 длины 1/2 в арматуре и молоток, закрепите ARMS на бентосе во всех четырех углах, вбивая арматуру, слегка наклоненную наружу, в базовый известняк таким образом, чтобы арматура создавала напряжение относительно края опорной плиты (рис. 2A, B).
      2. В качестве альтернативы соедините цепи ARMS с помощью сверхпрочных кабельных стяжек и закрепите концы цепей затвердевшими бетонными мешками (рис. 2C и дополнительный файл 1 - рис. S6).
2. Известняковое оружие
   1. Для сборки начните с 12 x 12 в незаконченной известняковой или травертиновой плитке (рис. 2). Определите желаемую сложность известнякового интерьера ARMS.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется использовать 2 см³ кубика. Альтернативные конструкции и соображения представлены в разделе 2 Дополнительного файла 1.
      1. С помощью мокрой плиточной пилы разрежьте несколько незаконченных плиток на² квадратных прокладки по 2 см (~250).
      2. Вырежьте травертиновые плитки до желаемой формы для слоев ARMS. Подобно ПВХ ARMS, используйте квадраты размером 12 x 12 дюймов и наложите на них прокладки, чтобы сформировать кубики размером 1 фут³ (дополнительный файл 1-рисунок S8).
      3. Используя нетоксичную эпоксидную смолу морского класса, состоящую из двух частей, приклейте меньшие кусочки травертина к более крупной пластине для наслоения травертина по предварительно нарисованному рисунку сетки.
      4. Подготовьте несколько слоев, которые, сложенные вместе, достигают желаемой высоты ARMS. Дайте эпоксидной смоле затвердеть, основываясь на рекомендациях производителя.
      5. Соберите пластины для укладки ARMS, используя эпоксидную смолу, чтобы приклеить каждый слой к тому, который над ним.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Высота РУК будет варьироваться в зависимости от желаемого веса и внутренней сложности. Рекомендуется окончательный размер примерно 1 фут³ .
      6. Дайте эпоксидной смоле затвердеть вдали от прямых солнечных лучей в течение 24 часов перед развертыванием.
   2. Для развертывания транспортируйте собранный ARMS Limestone к целевому месту развертывания. Найдите участок рифового субстрата с твердым дном в непосредственной близости от здоровых сообществ коралловых рифов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Конкретные места развертывания должны быть выбраны с учетом местных правил и положений о разрешениях, таких как избегание критических мест обитания видов, перечисленных в Законе об исчезающих видах, в водах США.
      1. Транспортировка ARMS к бентосу с помощью ящика для молока и подъемного мешка. Вклините известняковые рукава в матрицу мертвого рифа (живую скалу). Избегайте мест обитания на песчаном дне и тех, которые сильно колонизированы дерновыми водорослями или бентосными цианобактериальными матами.
      2. Разместите известняковые рукава рядом со скалистыми выступами и обнажениями, чтобы защитить их от воздействия волн и штормовых нагонов.

2. Сборка и развертывание Coral Arks

ПРИМЕЧАНИЕ: В таблице 2 обсуждаются конструктивные соображения Коралловых ковчегов с учетом различных параметров проекта. Размеры подэлементов (подкосы, ступицы, платформы, швартовные компоненты и положительная плавучесть) могут быть изменены в зависимости от желаемого размера и веса конечных конструкций Coral Ark.

1. Монтаж анкерной системы
   ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите анкерную систему на основе специфических для площадки и проекта соображений, таких как конструкция ковчега, частота штормов, тип дна, воздействие на участок, продолжительность проекта и ожидаемые силы из-за сопротивления, течений и плавучести. Смотрите PADI⁴¹ для получения информации о выборе системы швартовки.
   1. Используйте шурупы для песка на песчаном дне и в рыхлых местах обитания щебня.
      1. Транспортировка шурупов к бентосу. Поставив песочный винт вертикально, скрутите и закопайте песочный винт до тех пор, пока первый диск не будет покрыт песком или сыпучим щебнем.
      2. Поместите металлический поворотный стержень длиной 5 футов через ушко якоря так, чтобы большая часть поворотного стержня торчала с одной стороны глаза.
      3. Ходя или плавая кругами по бентосу, ввинчивайте песчаный винт в субстрат до тех пор, пока из бентоса не останется торчащий только глаз (дополнительный файл 1-рисунок S20).
      4. Установите три песочных шурупа треугольной формы, соединенных уздечкой цепи, для увеличения удерживающей способности (дополнительный файл 1-рисунок S20).
   2. Используйте якоря Halas в местах обитания пород с твердым дном и карбонатным основанием.
      1. Транспортировка 9-12 в рым-болтах и погружной дрелью (электрической или пневматической) к анкерной площадке.
      2. Используйте погружную дрель и пилу для каменных отверстий диаметром 1 дюйм, чтобы просверлить отверстие глубиной 9 дюймов и шириной 1 дюйм в базовой породе. Периодически вычищайте излишки субстрата из лунки с помощью индюшиного бастера.
      3. Заполните отверстие портландцементом или эпоксидной смолой морского класса. Вставьте вал рым-болта в отверстие, а оставшиеся зазоры заполните цементом или эпоксидной смолой.
      4. Дайте цементу/эпоксидной смоле застыть в течение 5 дней.
      5. Для увеличения удерживающей силы установите три якоря Халас треугольной формы, соединенные цепной уздечкой.
   3. Используйте швартовку блочного типа на участках с существующими швартовными блоками или тяжелыми элементами мусора.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Установка нового швартовного блока требует монтажного оборудования коммерческого класса, такого как кран, установленный на барже, и не рекомендуется для проектов с меньшим объемом.
      1. Прикрепите швартовную систему к существующим элементам тяжелого мусора (затонувшим судам, блокам двигателей) или к существующим проушкам швартовных блоков с помощью оборудования и снастей.
      2. Убедитесь, что металлические компоненты швартовки изготовлены из аналогичных металлов и защищены от гальванической коррозии с помощью жертвенных анодов.
2. Структура частоты 1 В (две платформы)
   ПРИМЕЧАНИЕ: Подробные инструкции по изготовлению, включая технические чертежи для изготовления компонентов, приведены в разделе Раздел 4 из Дополнительный файл 1. Готовые компоненты, упомянутые в настоящем протоколе (и перечисленные в Таблица материалов) описываются с использованием имперских единиц.
   1. Сборка геодезической рамы 1В
      1. Прикрутите шестигранную гайку из нержавеющей стали 1/4-20 к болту из нержавеющей стали 1/4-20 2.5 дюйма на расстоянии 3/4 пути к верхней части болта. Вставьте болт в одно из внутренних отверстий стойки.
      2. Закрепите контргайку на другой стороне винта, затягивая ее до тех пор, пока она надежно не соединится с ПВХ, чтобы предотвратить соскальзывание ступицы по длине стойки.
      3. Повторите то же самое для противоположной стороны стойки и для остальных 29 стоек.
      4. Протолкните конец каждой стойки через одно из отверстий в ступицах и закрепите еще один болт через внешнее отверстие на стойке, закончив контргайкой, чтобы стойка не выскользнула из ступицы (дополнительный файл 1-рисунок S24).
      5. Повторите эти действия для всех пяти стоек в одной ступице, а затем продолжайте добавлять ступицы и стойки до тех пор, пока геодезическая сфера не будет собрана (дополнительный файл 1-рисунок S24).
      6. Размотайте трос из нержавеющей стали толщиной 1/8 дюйма и начните продевать его через стойки. Создайте 12 петель размером с серебряный доллар из нейлоновых кабельных стяжек — по одной для каждого концентратора. Когда трос продевается через стойки, пропустите веревку через петлю для стяжки на ступице, а затем переходите к следующей стойке.
         ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые стойки будут повторяться.
      7. Продолжайте нанизывать нить до тех пор, пока трос не будет продет через все стойки, соединенные в середине каждой вершины петлей для стяжки.
      8. Протяните кабель обратно в исходную точку. Используя плоскогубцы, потяните петли для застежки-молнии, чтобы сжать их до минимально возможного размера, приближая отрезки троса друг к другу. Установите зажим для кабеля из нержавеющей стали толщиной 1/2 дюйма на все длины троса и надежно затяните.
      9. Повторите для всех вершин структуры.
      10. Соедините начальную длину троса с концевой длиной и зажмите их вместе с помощью трех кабельных зажимов по 1/2 дюйма.
          ПРИМЕЧАНИЕ: Трос (прочность на разрыв: 2,000 фунтов) теперь должен выдерживать большую часть нагрузки, оказываемой на конструкцию, значительно укрепляя ее.
      11. Добавьте такелажную систему, которая состоит из двух отрезков троса 3/8 дюйма из нержавеющей стали, гидравлически намотанных на проушину на каждом конце. Установите торцевые заглушки из ПВХ между заглушками таким образом, чтобы кабель проходил по всей длине ковчега, с проушинами сверху и снизу для крепления швартовной/буйковой линии. Система талрепа посередине соединяет два отрезка кабеля из нержавеющей стали.
      12. Пропустите нижние концы кабеля через верхнюю и нижнюю части ковчега, установив торцевые крышки на верхнюю и нижнюю ступицы с помощью молотка. Вкрутите рым-болты в талреп и затяните до тех пор, пока конструкция не станет достаточно натяжной, чтобы сделать систему жесткой (дополнительный файл 1-рис. S24).
      13. Добавьте каждую формованную решетку из стекловолокна, разрезанную на два полупятиугольника, внутрь ковчега с помощью сверхпрочных 250-фунтовых стяжек, чтобы закрепить стороны платформы на стойках ковчега (дополнительный файл 1-рисунок S24).
      14. Под конструкцией поместите одну длину двутавровой балки из стекловолокна так, чтобы она соединяла обе половины платформы из стекловолокна. Закрепите нижнюю часть платформы с помощью двух U-образных болтов из нержавеющей стали 1/4 дюйма 20.
      15. Повторите то же самое для остальных четырех двутавровых балок, равномерно распределяя их по длине платформы. Это соединяет и поддерживает две половины платформы, создавая полноценный пятиугольник.
      16. Затяните сверхпрочные стяжки по краям платформы и отрежьте лишнее. В конце этого шага внутренняя платформа прочно интегрируется в структуру Ковчега (дополнительный файл 1-рисунок S24).
      17. Используйте проволоку из нержавеющей стали, чтобы натереть концы талрепа и все кандалы. В конце этого шага Ковчег будет иметь две интегрированные платформы, верхнее и нижнее крепления для крепления оборудования, а также центральный трос, который несет основную часть силы натяжения, приложенной к конструкциям посредством якоря и положительной плавучести.
   2. Крепление швартовной линии к геодезической раме
      ПРИМЕЧАНИЕ: Швартовные системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы прочность на разрыв всех отдельных швартовных элементов превышала максимальную нагрузку, ожидаемую из-за окружающей среды и экстремальных условий окружающей среды. В репрезентативных результатах приведено описание использования гидродинамического моделирования при проектировании швартовных систем. Рекомендуется распределять нагрузку по нескольким точкам крепления на ковчеге и на системе анкеровки морского дна, так как это добавляет системе резервирования в случае выхода из строя отдельных элементов.
      1. Спроектируйте швартовные линии и оборудование таким образом, чтобы обеспечить надежное соединение между основанием Ковчега и анкерной системой (см. Рисунок 1 для примера).
         ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется проектировать систему швартовки таким образом, чтобы средняя линия конструкции Ковчега располагалась на глубине 30 метров.
      2. Соедините верхнюю часть двойной сращенной линии с базовым ушком ковчега с помощью дужки. Подсоедините высокопрочную поворотную дужку из нержавеющей стали к основанию этой линии (рис. 1 и дополнительный файл 1 - рис. S25).
      3. Соедините верхнюю часть двойной сращенной линии с основанием поворотной дужки. Нижняя часть этой линии будет соединена с анкерной системой (рис. 1 и дополнительный файл 1 - рис. S25).
   3. Транспортировка Ковчега к месту дислокации
      1. Транспортируйте «Ковчег» на грузовике-платформе на пляж, прилегающий к месту развертывания (прибрежное развертывание с заходом в песок) или на место спуска лодки (развертывание судна).
      2. Прикрепите подъемный мешок весом 220 фунтов к верхней нержавеющей проушиной ковчега с помощью дужки 1/2 дюйма.
      3. Прикрепите к основанию ковчега швартовный трос, включая меткости для крепления к якорю на морском дне.
      4. Для развертывания с судна, не имеющего А-образной рамы или шлюпбалки, погрузите ковчег на судно так, чтобы его можно было легко скатить с лодки в воду (избегая носа с высокими пушками или кормы с подвесными двигателями).
      5. Для развертывания с берега закатите ковчег в воду до достаточной глубины, на которой подъемный мешок может быть заполнен воздухом (рисунок 3).
      6. Плавайте, буксируйте или транспортируйте ковчег к месту якорной стоянки на поверхности (рис. 3).
   4. Крепление Ковчега к причальной системе
      ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе система «Ковчег» плавает на поверхности над местом якорной стоянки с помощью подъемного мешка. Следующие задачи выполняются под водой на подводном плавании и требуют команды не менее трех водолазов.
      1. Медленно выпуская воздух из подъемного мешка, выполняйте контролируемый спуск к анкерной системе.
      2. Прикрепите швартовное оборудование у основания ковчега к анкерной системе.
      3. Увеличьте положительную плавучесть системы Arks, заполнив подъемный мешок воздухом, и осмотрите компоненты мониторинга на предмет структурной целостности. Убедитесь, что дужки установлены правильно, а анкеры надежно закреплены. Используйте проволоку для наведения, чтобы навести мышь на все кандалы.
      4. Соедините проушину короткой линии с двойным сращиванием с верхним глазком системы Arks с помощью дужки. Соедините полиформный надувной швартовный буй с другим концом этой линии с помощью дужки (дополнительный файл 1-рисунок S25).
      5. Наполните швартовный буй воздухом с помощью стандартного адаптера воздушного сопла низкого давления, прикрепленного к баллону со сжатым воздухом для пони, пока он не заполнится примерно на 75%.
      6. Медленно выпустите воздух из подъемного мешка и удалите его из системы.
      7. Добавьте более крупные или более многочисленные швартовные буи для систем Arks, использующих известняковые ARMS, или для компенсации накопления биологической массы.
   5. Прикрепление ARMS к ковчегам
      1. Извлеките ARMS из места посева и поместите в ящики для молока, выстланные сеткой 100 мкм, чтобы предотвратить потерю мелких подвижных беспозвоночных, живущих в ARMS.
      2. Перенесите ARMS на площадки Ковчега в ваннах с затененной прохладной морской водой.
      3. Поместите ARMS на верхнюю или нижнюю платформу ковчегов, равномерно распределив вес по платформе.
      4. Пропустите сверхпрочные кабельные стяжки как через формованную платформу из стекловолокна, так и через основание ARMS из ПВХ или известняка и затяните, чтобы закрепить ARMS на раме ковчега (дополнительный файл 1-рисунок S25).
3. Структура частоты 2 В (оболочка)
   ПРИМЕЧАНИЕ: Подробные инструкции по изготовлению, включая технические чертежи для изготовления компонентов, приведены в разделе Раздел 3 из Дополнительный файл 1.
   1. Сборка геодезической рамы 2В
      1. Соберите монтажный каркас ковчега в соответствии с предоставленным руководством от VikingDome (дополнительный файл 1-рисунок S11).
      2. Добавьте шайбу к болту из нержавеющей стали длиной 2.5 дюйма 10/32. Вставьте болт в одно из двух отверстий на конце стойки, добавив разъем STAR на внутреннюю поверхность (отверстие, характерное для стоек S1 или S2), и закрепите контргайкой.
      3. Повторите то же самое для второго отверстия для болта. Продолжайте, не затягивая контргайки, пока конструкция не будет полностью собрана (дополнительный файл 1-рисунок S12).
      4. Затяните монтажный каркас ковчега. В конце шага 2.3.1.1 соединения стойки-STAR будут ослаблены и податливы. Начните затягивать контргайки с помощью торцевого ключа (10 мм или 3/8 дюйма) и отвертки с головкой Philips.
      5. Продолжайте работать по всей конструкции до тех пор, пока все контргайки не будут затянуты, при этом нейлоновая вставка контргайки полностью зацепится за резьбу болтов.
      6. Добавьте подушечки для крепления швартовной уздечки. Добавьте проушину к стойке из нержавеющей стали S1 у основания ковчега и закрепите четырьмя болтами из нержавеющей стали с головкой 3 дюйма.
      7. Добавьте контргайки 1/4 в 20 и затяните. Повторите эти действия в общей сложности для пяти точек подключения швартовки (дополнительный файл 1-рисунок S17).
      8. Установите 10 опорных плат ARMS на средние разъемы N2 STAR. Вставьте болт с головкой кастрюли диаметром 3 дюйма в центральное отверстие на опорной пластине ARMS. Добавьте серую стойку из ПВХ к валу болта и поместите ее через центральное отверстие разъема N2 STAR так, чтобы опорная пластина находилась внутри конструкции. Добавьте шайбу и контргайку и затяните.
      9. Добавьте два кронштейна и используйте четыре болта с шестигранной головкой 3 1/4 дюйма и контргайки для крепления опорной плиты ARMS к стойкам. Затяните все контргайки. Сохраняйте одинаковую ориентацию для всех опорных пластин ARMS (дополнительный файл 1-рисунок S15).
      10. Установите 20 опорных плит коралловых пластин на верхние стойки. Вставьте четыре болта с шестигранной головкой 3 дюйма через отверстия на опорной плите коралловой пластины и закрепите их на стойке с помощью кронштейна и контргайки. Повторите для другой стороны. Затяните контргайки, чтобы закрепить (дополнительный файл 1-рисунок S15).
      11. Добавьте центральную удилище и траловый поплавок к центральному позвоночнику ковчега. Вставьте стержень из стекловолокна длиной 8 футов без резьбы в соединители STAR, модифицированные сварным сегментом трубы у основания ковчега. Добавьте шайбу диаметром 1 дюйм и немодифицированный поплавок трала на стержень из стекловолокна без резьбы внутри конструкции. Завершите вставку стержня через верхний разъем STAR ковчега.
      12. Вставьте болты через металлическую трубку на модифицированных разъемах STAR и контргайки к стержню замка внутри ковчега. Добавьте зеленый зажим трубки под поплавком трала (верхняя часть ковчега) и затяните.
      13. Крепление модифицированного трала плавает внутри обращенных сверху разъемов N2 и N1 STAR, модифицированных с центральным отверстием 1. Добавьте шайбу из стекловолокна к более длинному концу открытого резьбового стержня из стекловолокна.
      14. Закрепите через модифицированное соединительное отверстие STAR так, чтобы трал плавал лицом внутрь конструкции. Добавьте еще одну шайбу из стекловолокна и шестигранную гайку из стекловолокна. Затяните с помощью гаечного ключа и покрутки поплавков (дополнительный файл 1-рисунок S16).
   2. Крепление швартовной системы к геодезической раме
      1. Спроектируйте швартовные линии и оборудование таким образом, чтобы обеспечить надежное соединение между основанием Ковчега и анкерной системой (см., например, рисунок 1 ).
         ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется проектировать систему швартовки таким образом, чтобы средняя линия конструкции ковчега располагалась на глубине 10 м.
      2. Соедините каждую проушину в основании конструкции Ковчега со сращенным глазком в конце двойной сращенной длины линии спектров 3/4 дюйма с высокопрочной дужкой из нержавеющей стали 7/16 (дополнительный файл 1-рисунок S17).
      3. Используя дужку с винтовым штифтом диаметром 1/2 дюйма, соедините другой конец каждой линии спектров с одним из двух мастерлинков из нержавеющей стали таким образом, чтобы каждое звено имело два или три соединения.
      4. Прикрепите поворотную дужку 3/4 дюйма к нижней части Masterlink и проушину нейлоновой линии 1 дюйма, сращенную с наперстком из нержавеющей стали.
      5. Прикрепите дужку 3/4 дюйма к ушку и наперсток на другом конце нейлоновой лески. Эта дужка будет соединена с анкерной системой (дополнительный файл 1-рисунок S17).
   3. Транспортировка 2V Ark к месту дислокации
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для развертывания Shell Ark требуется судно с плоской кормой и внутренними двигателями, чтобы Ковчег можно было скатить с шлюпочной палубы в воду, или судно с большой шлюпбалкой или А-образной рамой.
      1. Транспортируйте Ковчег на бортовом грузовике к причалу или пристани.
      2. Погрузите ковчег на судно с помощью вилочного погрузчика соответствующего размера (дополнительный файл 1-рисунок S21).
      3. Прикрепите швартовные тросы и оборудование, включая нижние линии и оборудование для крепления к анкерной системе морского дна, к основанию ковчега.
      4. Транспортируйте Ковчег к месту якорной стоянки (рис. 3). Подготовьте леску примерно такой же длины, как глубина анкерной системы, со скобой на одном конце и буем на другом конце.
      5. Прикрепите конец дужки лески к анкерной системе так, чтобы конец буя плавал на поверхности.
      6. Безопасно скатите ковчег с кормовой палубы в воду или разверните ковчег в воду с помощью шлюпбалки или А-образной рамы. Прикрепите буйковый конец лески к ковчегу с положительной плавучестью так, чтобы конструкция плавала над анкерной системой.
   4. Крепление Ковчега к швартовной системе
      ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе конструкция Ковчега плавает на поверхности над местом якорной стоянки со встроенными элементами плавучести (поплавками), обеспечивающими плавучесть. Следующие задачи выполняются под водой на подводном плавании и требуют команды не менее трех водолазов и двух надводных вспомогательных сотрудников.
      1. Прикрепите верхний блок блока и систему шкивов снастей к надежной точке крепления на основании ковчега, разматывая шкив при спуске к морскому дну, а затем прикрепите нижний блок к анкерной системе (дополнительный файл 1-рисунок S19).
      2. Протяните леску через нижний блок, чтобы зацепить шкив, вытягивая ковчег на глубину. Леска должна быть зафиксирована в шипе при каждом натяжении (дополнительный файл 1-рисунок S19).
         ПРИМЕЧАНИЕ: Для систем Arks с высокой начальной положительной плавучестью используйте систему блоков и снастей 6:1 для максимальной покупки. Грузы также могут быть временно прикреплены к системе Arks, чтобы уменьшить выталкивающую силу, необходимую для погружения конструкции.
      3. Продолжайте тянуть ковчег на глубину до тех пор, пока нисходящая линия и швартовное оборудование не будут подключены к анкерной системе. Используйте проволоку, чтобы навести мышь на все кандалы.
      4. Осмотрите все компоненты швартовки на предмет целостности. Убедитесь, что дужки установлены правильно, а анкеры надежно закреплены.
      5. Медленно перенесите натяжение с блока и снасти на швартовную систему. Снимите блок и снасти, грузы и буйковую леску.
   5. Прикрепление ARMS к ковчегам
      1. Извлеките ARMS из места посева и поместите в ящики для молока, выстланные сеткой 100 мкм, чтобы предотвратить потерю мелких подвижных беспозвоночных, живущих в ARMS. Перенесите ARMS на площадки Ковчега в ваннах с затененной прохладной морской водой.
      2. Проведите ARMS через одно из больших треугольных отверстий вблизи средней линии ковчега так, чтобы ARMS находился внутри конструкции. Крепко прижмите ARMS к одной из белых опорных пластин, установленных внутри каркаса ковчега.
      3. Закрепите болт с шестигранной головкой из нержавеющей стали длиной 1/2 дюйма 1,75 дюйма длиной 1/2 дюйма через открытое угловое отверстие опорной плиты ARMS и белой базовой плиты из полиэтилена высокой плотности, прикрепите контргайку из нержавеющей стали к болту, выступающему через другую сторону, и затяните до плотного прилегания. Повторите то же самое для трех других сторон (рис. 2D).
      4. Толкайте ARMS вперед и назад, чтобы обеспечить надежное крепление.
   6. Прикрепление кораллов к ковчегам
      1. Прикрепите коралловые пластины, содержащие кораллы, эпоксидные смолы к известняковой плитке, к опорным плитам из полиэтилена высокой плотности на внешней стороне ковчега, используя болты с шестигранной головкой длиной 2 дюйма 1/4 дюйма 20, шайбу и контргайку на всех четырех углах.
      2. Затяните контргайки с помощью торцевого ключа, чтобы закрепить коралловую пластину на месте.

3. Мониторинг и обслуживание коралловых ковчегов

ПРИМЕЧАНИЕ: Подробные инструкции по изготовлению, включая технические чертежи для изготовления компонентов, приведены в разделе 7 дополнительного файла 1.

1. Измерение веса ковчега в воде
   1. Прикрепите погружной тензодатчик к системе шкивов блока и снастей для использования при временной передаче напряжения на швартовной линии в тензометрическую систему.
   2. Прикрепите основание блока и снасти к безопасному месту на швартовной системе ковчега, например, к промежуточной точке скобы или к якорю на морском дне. Прикрепите верхнюю часть тензодатчика к надежному месту на монтажной раме ковчега (дополнительный файл 1-рисунок S33).
   3. Не снимая и не изменяя швартовные компоненты на ковчеге, протяните леску через систему шкивов блока и снастей таким образом, чтобы натяжение передавалось от швартовной системы ковчега к системе шкивов, натягивая леску при каждом натяжении (дополнительный файл 1-рис. S33).
   4. Убедитесь, что швартовная линия полностью ослаблена, чтобы тензорезистор мог измерять натяжение (дополнительный файл 1-рис. S33).
   5. Медленно перенесите натяжение с системы шкивов блока и снастей на швартовную линию ковчега, убедившись, что дужки и другие компоненты швартовки правильно установлены и надежно закреплены.
   6. Для долгосрочного сбора данных интегрируйте тензодатчик в систему швартовки в качестве «встроенного» компонента. Периодически переключайте регистраторы данных для получения данных.
2. Долгосрочное обслуживание Ковчегов
   1. Выполняйте плановые осмотры швартовной системы Arks и проводите работы по техническому обслуживанию по мере необходимости.
      ПРИМЕЧАНИЕ: См. Дополнительный Файл-Рисунок S18 для примера контрольного списка обслуживания. Рекомендуется проводить техническое обслуживание два раза в год.
   2. Убедитесь, что анкеры продолжают обеспечивать максимальную удерживающую способность (т. е. не отступают от подложки).
   3. Очистите швартовные линии от обрастающих организмов, которые могут вторгнуться и нарушить целостность линий.
   4. При необходимости замените изнашивающиеся компоненты, такие как жертвенные аноды, скобы и швартовные линии (дополнительный файл - рисунок S18).
   5. При необходимости добавьте дополнительную плавучесть, добавив поплавки с фиксированной плавучестью или воздух к существующим швартовным буям, чтобы компенсировать накопление биологической массы.

Приведенные выше методы предоставляют инструкции по сборке и установке для двух конструкций систем Coral Arks. Прототипы для каждой конструкции были собраны и испытаны в полевых условиях в Сан-Диего, США, перед долгосрочным развертыванием для оценки характеристик сопротивления и оптимизации структурной целостности на основе смоделированных и эмпирических значений прочности. Усилия по моделированию, сыгравшие важную роль в выборе и уточнении обеих геометрий Ковчега, представленных здесь, включая результаты испытаний в аэродинамической трубе, гидродинамического моделирования и проверки смоделированных значений в воде с использованием прототипов структур, подробно описаны в разделе 6 Дополнительного файла 1. Здесь показаны результаты моделирования и испытаний в воде конструкции ковчега «Панцирь». Затем на полевых участках Карибского бассейна в Пуэрто-Рико и Кюрасао были развернуты две конструкции каждого проекта (установлено четыре сооружения «Ковчег»), и кораллы были перемещены в эти сооружения. Качество воды, микробное сообщество и показатели выживания кораллов, связанные с конструкцией ковчега «Раковина» и двумя контрольными участками морского дна, были собраны в несколько моментов времени, охватывающих 6 месяцев, чтобы охарактеризовать и определить изменения в параметрах окружающей среды и здоровье кораллов, связанные со структурами Ковчегов, после естественного пополнения и добавления засеянных ARMS.

Характеристики сопротивления Coral Arks
Важно понимать характеристики сопротивления коралловых ковчегов, чтобы спроектировать конструкцию и причал, которые выживут в целевой среде. С конструктивной точки зрения гидродинамическое сопротивление в сочетании с плавучестью сети создает нагрузки внутри конструкции, особенно на швартовку и ее анкерную систему. Мы провели моделирование и экспериментальные измерения для оценки характеристик сопротивления конструкций Arks. Результаты этих испытаний для конструкции «Панцирь» конструкций Arks подробно описаны ниже. Моделирование проводилось путем оценки сопротивления отдельных элементов конструкции, их суммирования, а затем объединения результата в эффективный коэффициент лобового сопротивления, как показано в уравнении (1) и уравнении (2):

(1)

(2)

где D - общее сопротивление конструкции, оцененное по сумме сопротивления элемента Di, CD - общий коэффициент сопротивления конструкции, - плотность жидкости, U - скорость потока объекта относительно жидкости, а A - фронтальная площадь конструкции. В этих расчетах все элементы предполагались цилиндрами, а их ориентация на поток диктовалась вертикальной геометрией конструкции Ковчега. Моделирование проводилось для того же прототипа системы «Панцирь» (геодезическая сфера 2 В), которая использовалась для буксировочных испытаний (описанных ниже) перед строительством окончательных полевых систем. Прототип имел общую площадь лобовой части примерно 2,10 м2, а результаты моделирования показали эффективный коэффициент лобового сопротивления для всей конструкции примерно 0,12. Предсказанное моделью сопротивление конструкции в зависимости от скорости показано на рисунке 4.

Экспериментальные оценки силы лобового сопротивления конструкции, которая будет испытываться при различных скоростях потока, были получены путем буксировки конструкции Ковчега за судном с тензодатчиком, сращенным на одной линии с буксирным тросом, и датчиком наклона для регистрации изменений ориентации Ковчега относительно вертикальной оси в диапазоне скоростей буксировки. Перед буксировкой был определен вес конструкции в воде, и к конструкции был добавлен достаточный дополнительный вес, чтобы имитировать чистую плавучесть примерно 200 кг (первоначальная цель для системы). Исходя из натяжения буксирного троса и угла наклона ковчега, лобовое сопротивление (буксир D) на каждой скорости определяли с помощью уравнения (3):

(3)

где T — измеренное натяжение тензодатчика, а — угол наклона относительно вертикальной оси. Результирующее соотношение сопротивления и скорости показано на рисунке 4. Затем для определения эмпирического коэффициента лобового сопротивления, равного 0,13, использовалась кривая лобового сопротивления (вида буксировки Dα U 2; см. рис. 4) в сочетании с оценками площади фронта и плотности воды.

Число Рейнольдса во время буксировочных испытаний (и диапазон, использованный для моделирования) находилось в диапазоне 105-10 6, как правило, в режимах турбулентного течения. Типичные значения коэффициента лобового сопротивления для сферы в этом диапазоне чисел Рейнольдса составляют от 0,2 до 0,4. Для сравнения на рисунке 4 показан график кривой лобового сопротивления для сферы с коэффициентом лобового сопротивления 0,3. Таким образом, смоделированные и экспериментальные оценки коэффициента лобового сопротивления находятся порядка в два-три раза меньше, чем для сферы, что согласуется с более открытым характером конструкции.

Чтобы подтвердить эти смоделированные результаты, мы также провели полевые измерения реакции двух структур ковчега «Shell» на поток. Для этого был временно установлен такой же тензодатчик на одной линии с основной швартовной линией «Ковчега», на «Ковчеге» был установлен датчик наклона, а на площадке был установлен счетчик тока для одновременного контроля скорости воды. Затем компоненты плавучести и лобового сопротивления растяжения были рассчитаны на основе угла наклона и измерений тензодатчика (рис. 5). Текущие скорости в течение периода измерений были относительно стабильными и составляли около 20 см/с, а набор данных был относительно коротким; Таким образом, данные были усреднены за период и использованы для сравнения сопротивления и скорости поля с смоделированными и экспериментальными оценками буксировки. Эти результаты показывают, что в ожидаемых условиях в месте развертывания (скорость потока до 1,3 м/с во время типичного шторма) сила сопротивления на системе, как ожидается, составит менее 300 кг.

Обе конструкции «Панцирь» на Вьекесе (Пуэрто-Рико) пережили прямое попадание урагана «Фиона» категории 1 в сентябре 2022 года без видимых повреждений конструкций, швартовки или анкерной системы, что обеспечило испытание на месте , подтверждающее конструкцию. Расположенный неподалеку буй (CARICOOS) зафиксировал скорость течения 1,05 м/с на глубине 10 м в месте развертывания, что соответствует силе сопротивления на швартовных системах в размере около 160 кг. Системы были спроектированы так, чтобы выдерживать силу 1,600 кг (с учетом анкерной емкости и прочности компонентов на разрыв) и, следовательно, не ожидалось, что они выйдут из строя в условиях окружающей среды или типичных штормовых условиях.

Мониторинг чистой плавучести коралловых ковчегов
Тот же подход, который был описан для проверки характеристик сопротивления конструкций Ковчега, был также использован для разработки метода мониторинга чистой плавучести Ковчегов. До тех пор, пока физическая структура Ковчега остается постоянной, чистая плавучесть обеспечивает приблизительный показатель для мониторинга общей кальцификации сообщества и, следовательно, роста кораллов, а также метрику обслуживания, чтобы определить, имеет ли система достаточную положительную плавучесть, чтобы компенсировать биологический рост с течением времени. Компонент плавучести (B) швартовного натяжения был рассчитан с использованием данных тензодатчика и датчика наклона в уравнении (4):

(4)

где T — измеренное натяжение тензодатчика, а — угол наклона. Результирующий временной ряд плавучести сети показан на рисунке 5. В относительно стабильных текущих условиях, наблюдавшихся во время полевых мониторингов, мы обнаружили, что две структуры «Ракушка» «Аркс», развернутые на Вьекесе (Пуэрто-Рико), имеют одинаковую чистую плавучесть 82,7 кг ± 1,0 кг (Ковчег 1) и 83,0 кг ± 0,9 кг (Ковчег 2) при усреднении за период мониторинга (± одно стандартное отклонение) после того, как все кораллы и засеянные единицы АРМС были перемещены в сооружения через 6 месяцев после первоначального развертывания структуры. Результаты показывают, что краткосрочный мониторинг в относительно стабильные периоды стока воды может быть использован для определения чистой плавучести в поле с точностью до ~ 1 кг, что должно оказаться полезным в долгосрочной перспективе для мониторинга изменений в биомассе.

Качество воды и динамика микробного сообщества
Показатели, связанные с качеством воды и микробными сообществами, связанными с толщей воды, были измерены на двух средневодных ковчегах «Ракушка», которые были закреплены на глубине 55 футов с вершиной ковчега на глубине 25 футов у побережья острова Вьекес, Пуэрто-Рико (рис. 6C). Показатели качества воды, микробная и вирусная численность, а также средний размер микробов из двух ковчегов сравнивались с теми же показателями из двух близлежащих «контрольных» участков морского дна, которые также находились на глубине 25 футов, но намного ближе к берегу (рис. 6D). Показанные измерения были собраны сразу после установки Ковчега с первой партией перемещенных кораллов (ноябрь 2021 г.) и через 6 месяцев после того, как вторая партия кораллов и засеянных ARMS были перемещены в Ковчеги (май 2022 г.); затем они были усреднены по обоим участкам (Ковчег и контрольные участки) для сравнения. Поскольку засеянные ARMS были перенесены в Ковчеги через 6 месяцев после развертывания, накопление биологических сообществ на структурах в течение первого 6-месячного периода было связано с биообрастанием и естественным пополнением.

В среде Ковчега наблюдались более высокие средние интенсивности дневного освещения (рис. 6А), более высокие средние скорости потока (рис. 6С), более низкие концентрации растворенного органического углерода (рис. 6F) и более низкие колебания концентрации растворенного кислорода (рис. 6G), чем в бентических контрольных участках. Ковчеги также показали микробные сообщества с более высоким соотношением вирусов и микробов, чем контрольные участки (рис. 7A), что обусловлено более высоким обилием свободных вирусов (рис. 7C) и меньшим количеством микробов (рис. 7B) в срединной среде Arks. Микробные сообщества на Ковчегах состояли в среднем из физически меньших клеток, чем микробные сообщества на участках морского дна (рис. 7D). Различия в температуре между ковчегами и контрольными участками не были значительными (рис. 6E). Все вышеперечисленные тенденции согласуются с улучшением качества воды и более здоровыми микробными сообществами на Ковчегах, чем на контрольных участках. Эти условия сохранялись в течение первых 6 месяцев развертывания, в течение которых зарождающееся биологическое сообщество развивалось на Ковчегах как за счет перемещения коралловых бугорков, так и за счет естественного пополнения из толщи воды и испытывало сукцессионные изменения, а также за счет добавления засеянных ARMS на структуры на 6-м месяце.

Выживание кораллов
Когорта кораллов, включающая восемь видов и различных морфологий, была распределена по Ковчегам и участкам бентосного контроля как после установки Ковчега (месяц 0), так и после добавления засеянного ARMS на 6-м месяце. Первоначальные родительские колонии каждого вида кораллов были раздроблены на кусочки (2-8 см в данном измерении) и прикреплены к известняковым коралловым плитам (четыре-пять бугорков на плиту 20см2), которые были равномерно распределены как на Ковчегах, так и на контрольных участках, гарантируя, что одни и те же виды и генотипы были представлены как на участках Средневодных Ковчегов, так и на контрольных участках. Выживаемость этих перемещенных кораллов оценивалась каждые 3 месяца на Ковчегах и контрольных участках. Через девять месяцев после переселения первой когорты кораллов на Ковчегах все еще оставалось больше живых кораллов (80%, рис. 8) по сравнению с контрольными участками (42%, рис. 8).

Рисунок 1: Схема, показывающая структурные компоненты двух полностью установленных конструкций Кораллового ковчега. Слева показаны конструкции коралловых ковчегов «Раковина» и «Двухплатформенный» (справа), а также два метода обеспечения положительной плавучести и два метода постановки на якорь. Аббревиатура: ARMS = Автономные структуры мониторинга рифов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Проектирование, развертывание и переброска подразделений ARMS. (A-D) ПВХ ARMS и (E-H) известняковые ARMS от мест засева морского дна до коралловых ковчегов. (A) Фото предоставлено Майклом Беруменом. (B) Фото предоставлено Дэвидом Литчвагером. Сокращения: ПВХ = поливинилхлорид; ARMS = автономные структуры мониторинга рифов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Изображения, представляющие этапы развертывания Coral Arks, включая транспортировку на место и полную установку. (A-C) Системы типа оболочки и (D-F) двухплатформенного типа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Характеристики сопротивления конструкций ковчега «Панцирь» на основе моделирования, экспериментальных испытаний буксировки и проверки в полевых условиях относительно сопротивления сферы того же приблизительного масштаба. «ARK1» и «ARK2» являются идентичными конструкциями «Shell» Ark, установленными на одном и том же объекте на Вьекес, Пуэрто-Рико. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5: Измеренные чистые значения плавучести для двух ковчегов «Шелл» на острове Вьекес, Пуэрто-Рико. Показаны скорость воды (правая ось, средние цвета), плавучесть сети (левая ось, светлые цвета) и расчетное сопротивление/натяжение на швартовной линии (левая ось, темные цвета) для ковчега 1 «Ракушка» (синий) и ковчега 2 «Ракушка» (зеленый). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6: Показатели качества воды, связанные с ковчегами «Шелл» и участками контроля морского дна на Вьекес, Пуэрто-Рико, сразу после установки и через 6 месяцев после нее. (A) интенсивность дневного света, (B) скорость тока, (C, D) фотографии, сделанные через 6 месяцев после установки, (E) температура, (F) растворенный органический углерод, (G) изменения уровня растворенного кислорода в ковчегах по сравнению с контрольными участками в течение 6 месяцев. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 7: Показатели, связанные с микробными сообществами, связанными с водной толщей, на ковчегах «Шелл» и участках контроля морского дна на Вьекес, Пуэрто-Рико, сразу после установки и через 6 месяцев после нее . (A) соотношение вирусов и микробов, (B) обилие бактериальных клеток, (C) обилие свободных вирусов и (D) средний размер бактериальных клеток. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Диаграмма 8: Доля выживших кораллов на ковчегах «Ракушка» и участках контроля морского дна на Вьекес, Пуэрто-Рико, в течение первых 9 месяцев после переселения. Изображения показывают состояние одной коралловой плиты на Ковчегах (вверху) и на контрольных участках бентоса (внизу) сразу после транслокации (слева) и через 6 месяцев после транслокации (справа). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Таблица 1: Соображения по конструкции и проектированию ARMS. Сокращения: ARMS = автономные структуры мониторинга рифов; ПВХ = поливинилхлорид. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.

Таблица 2: Соображения по проектированию коралловых ковчегов. Сокращения: ПВХ = поливинилхлорид; ARMS = автономные структуры мониторинга рифов; ПЭВП = полиэтилен высокой плотности. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.

Дополнительный файл. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл. 

У авторов нет конкурирующих финансовых интересов или других конфликтов интересов.