Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

أركس الشعاب المرجانية: صورة متوسطة في الموقع ومجموعة أدوات لتجميع مجتمعات الشعاب المرجانية

Published: January 6, 2023 doi: 10.3791/64778
Automatic Translation
1, 2, 3, 1, 1, 4, 4, 1, 1, 1, 5, 6, 2, 2, 5, 4, 7, 1
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

Summary

توفر الهياكل الجيوديسية الراسية في منتصف المياه المسماة Coral Arks منصة بحث معيارية وقابلة للتطوير وقابلة للتعديل رأسيا يمكن استخدامها لبناء ومراقبة وإزعاج مجتمعات الشعاب المرجانية في المناطق التي كانت معطلة سابقا ، بما في ذلك البحرية.

Abstract

تزدهر الشعاب المرجانية وتوفر أقصى خدمات النظام البيئي عندما تدعم بنية غذائية متعددة المستويات وتنمو في ظروف مواتية لجودة المياه تشمل مستويات الإضاءة العالية والتدفق السريع للمياه ومستويات المغذيات المنخفضة. تسببت نوعية المياه الرديئة وغيرها من الضغوطات البشرية في وفيات الشعاب المرجانية في العقود الأخيرة ، مما أدى إلى انخفاض التغذية وفقدان التعقيد البيولوجي في العديد من الشعاب المرجانية. لا تزال الحلول لعكس أسباب التخفيض الغذائي بعيدة المنال ، ويرجع ذلك جزئيا إلى أن الجهود المبذولة لاستعادة الشعاب المرجانية غالبا ما تتم تجربتها في نفس الظروف المتناقصة التي تسببت في وفيات الشعاب المرجانية في المقام الأول.

تم تصميم Coral Arks ، وهي هياكل طافية بشكل إيجابي في منتصف المياه ، لتوفير ظروف محسنة لجودة المياه والتنوع البيولوجي الخفي الداعم للشعاب المرجانية المنقولة والمجندة بشكل طبيعي لتجميع mesocosms الشعاب المرجانية الصحية لاستخدامها كمنصات بحث طويلة الأجل. تستخدم هياكل مراقبة الشعاب المرجانية المستقلة (ARMS) ، وهي أجهزة تسوية سلبية ، لنقل التنوع البيولوجي للشعاب المرجانية إلى أركس المرجانية ، وبالتالي توفير "دفعة" للتجنيد الطبيعي والمساهمة في الدعم البيئي لصحة المرجان. قمنا بنمذجة واختبار تصميمين تجريبيين للأرك لتقييم خصائص السحب للهياكل وتقييم استقرارها على المدى الطويل في منتصف المياه بناء على استجابتها للقوى الهيدروديناميكية.

ثم قمنا بتركيب تصميمين لهياكل Arks في موقعين للشعاب المرجانية في منطقة البحر الكاريبي وقمنا بقياس العديد من مقاييس جودة المياه المرتبطة ببيئة Arks بمرور الوقت. عند النشر وبعد 6 أشهر ، عرضت Coral Arks مقاييس محسنة لوظيفة الشعاب المرجانية ، بما في ذلك التدفق العالي والضوء والأكسجين المذاب ، وبقاء أعلى للشعاب المرجانية المنقولة ، وتقليل الترسيب والميكروبات بالنسبة لمواقع قاع البحر القريبة على نفس العمق. توفر هذه الطريقة للباحثين منصة قابلة للتكيف وطويلة الأجل لبناء مجتمعات الشعاب المرجانية حيث يمكن تعديل ظروف جودة المياه المحلية عن طريق تغيير معلمات النشر مثل العمق والموقع.

Introduction

في جميع أنحاء العالم ، تمر النظم الإيكولوجية للشعاب المرجانية بتحولات من مجتمعات قاعية عالية التنوع البيولوجي تهيمن عليها الشعاب المرجانية إلى مجتمعات أقل تنوعا تهيمن عليها الطحالب الكبيرة العشبية واللحمية1،2،3. كشفت عقود من التقدم في توصيف آليات تدهور الشعاب المرجانية كيف أن الروابط بين المجتمعات الميكروبية والكائنات الحية الكبيرة تعزز وتيرة وشدة هذه التحولات. على سبيل المثال ، يؤدي الصيد الجائر للشعاب المرجانية من قبل البشر إلى بدء سلسلة غذائية تقوم فيها السكريات الزائدة المشتقة ضوئيا من الطحالب غير الرعية بتحويل الطاقة إلى المجتمعات الميكروبية للشعاب المرجانية ، مما يؤدي إلى التسبب في المرض ويسبب انخفاض المرجان4،5،6. يتم تعزيز هذا التخفيض الغذائي من خلال فقدان التنوع البيولوجي على الشعاب المرجانية الناتج عن انخفاض جودة المياه 7,8. يمكن استخدام التجارب على مستوى الميزوكوزم لفهم وتخفيف الانخفاض الغذائي لمجتمعات الشعاب المرجانية بشكل أفضل من خلال تعزيز التنوع البيولوجي وتحسين جودة المياه ، لكن التحديات اللوجستية تجعل من الصعب تنفيذ هذه الدراسات في الموقع.

نتيجة للتخفيض الغذائي على الشعاب المرجانية هو فقدان واسع النطاق للتنوع البيولوجي الخفي ، والكثير منه لا يزال غير مميز 7,9. تعتمد الشعاب المرجانية على مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الشعاب المرجانية ("cryptobiota") التي تدعم صحتها من خلال لعب أدوار أساسية في الدفاع عن الحيوانات المفترسة10 ، والتنظيف 11 ، ورعي الطحالب المتنافسة 12،13 ، وتنظيم كيمياء مياه الشعاب المرجانية14،15. حتى وقت قريب وبسبب القيود المنهجية للمسوحات البصرية ، كانت كريبتوبيوتا الشعاب المرجانية ممثلة تمثيلا ناقصا وغير مفهومة بشكل جيد في سياق بيئة الشعاب المرجانية ، وبالتالي نادرا ما يتم أخذها في الاعتبار في الجهود المبذولة لاستعادة أو إعادة بناء الشعاب المرجانية. في العقد الماضي ، مكن استخدام وحدات التسوية الموحدة التي تسمى هياكل مراقبة الشعاب المرجانية المستقلة (ARMS) جنبا إلى جنب مع مناهج التسلسل عالية الإنتاجية من جمع وتوصيف أفضل ل cryptobiota16,17 للشعاب المرجانية. ويجند المركز بشكل سلبي ممثلين عن جميع التنوع البيولوجي المعروف تقريبا للشعاب المرجانية وساعد في الكشف عن العديد من الأدوار الوظيفية للكائنات الخفية في العمليات على نطاق الشعاب المرجانية9،18،19،20،21،22،23. وبالتالي ، توفر وحدات الاستيطان هذه آلية لنقل الكائنات الحية في الشعاب المرجانية الخفية جنبا إلى جنب مع الشعاب المرجانية من أجل تجميع مجتمعات شعاب مرجانية أكثر سلامة مع آليات بوساطة بيولوجية ، مثل الرعي والدفاع وتحسين جودة المياه المحلية ، والتي تعتبر ضرورية للحفاظ على الهيكل الغذائي.

تزدهر الشعاب المرجانية التي تهيمن عليها الشعاب المرجانية في البيئات عالية الإضاءة ومنخفضة المغذيات والمؤكسجة جيدا. أدت الأنشطة البشرية مثل التحضر والزراعة والصيد الجائر إلى تقليل جودة المياه في العديد من الشعاب المرجانية عن طريق زيادة الرواسب والمغذيات والمعادن والمركبات الأخرى في الجريان السطحي24،25 وعن طريق تغيير الدورة البيوجيوكيميائية26. في المقابل ، تؤدي هذه الأنشطة إلى تدهور مجتمعات الشعاب المرجانية من خلال الاختناق ، واستنفاد الطاقة ، وتوصيل الملوثات المرتبطة بالترسيب27,28 ، وتعزيز نمو الطحالب الكبيرة التي تتنافس مع الشعاب المرجانية29 ، وزيادة وفرة مسببات الأمراض الميكروبية6،30،31 ، وإنشاء مناطق نقص الأكسجين التي تقتل اللافقاريات الخفية32,33 . تتفاقم هذه "التأثيرات المحلية" وغيرها بسبب التغيرات الإقليمية والعالمية في ظروف المحيطات ، بما في ذلك زيادة درجات الحرارة وانخفاض درجة الحموضة ، مما يزيد من تدهور ظروف الشعاب المرجانية والكائنات المرجانية الأخرى34,35. وعلى وجه التحديد، تتسبب ديناميات الجهاز التنفسي والتمثيل الضوئي للمجتمعات القاعية في حدوث تقلبات في درجة الحموضة والأكسجين المذاب، والتي تصبح أكثر وضوحا في الشعاب المرجانية شديدة التدهور، مما يخلق ظروفا لا تستطيع اللافقاريات القاعية تحملها32،36،37،38 . لذلك ، فإن توفير ظروف مناسبة لجودة المياه أمر ضروري لتجميع مجتمعات الشعاب المرجانية العاملة ، ولكن هذا لا يزال يمثل تحديا لأن عددا متزايدا من الشعاب المحاصرة في حالات تدهور مختلفة.

يمكن التغلب على العديد من التحديات التي تواجهها الشعاب المرجانية والأصناف الخفية الأساسية على القاع عن طريق الانتقال إلى المياه الوسطى ، والتي تعرف هنا بأنها عمود الماء بين سطح المحيط وقاع البحر. في بيئة المياه الوسطى ، يتم تحسين جودة المياه39,40 ، ويتم تقليل الترسيب ، والمسافة من قاع البحر تخفف من التقلبات في المعلمات المرتبطة بالتمثيل الغذائي القاعي. وتتحسن هذه الخصائص أكثر بالانتقال إلى الخارج، حيث تتضاءل الآثار البشرية المنشأ البرية، مثل الجريان السطحي المستمد من الأرض، بشكل متزايد مع المسافة من الساحل. هنا ، نقدم ونوفر بروتوكولات لبناء ونشر ومراقبة Coral Reef Arks ، وهو نهج يستفيد من ظروف جودة المياه المحسنة في وسط المياه ويدمج التنوع البيولوجي الخفي على الهياكل الراسخة والمزدهرة بشكل إيجابي لتجميع مجتمعات الشعاب المرجانية.

تتكون أنظمة Coral Reef Arks ، أو "Arks" ، من مكونين أساسيين: (1) منصة جيوديسية صلبة معلقة مرتفعة فوق القاع و (2) ARMS المغطاة بالكائنات الحية أو "المصنفة" التي تنقل cryptobiota الشعاب المرجانية من المناطق القاعية القريبة ، وبالتالي تكمل عمليات التوظيف الطبيعية لتزويد الشعاب المرجانية المنقولة بمجتمع شعاب مرجانية أكثر تنوعا ووظيفية. تم اختيار هيكل جيوديسي لزيادة القوة وتقليل مواد البناء (وبالتالي الوزن) ، وكذلك لإنشاء بيئة تدفق داخلية مضطربة مماثلة لمصفوفة الشعاب المرجانية.

تم تركيب تصميمين من Arks بنجاح في موقعين ميدانيين في منطقة البحر الكاريبي ويتم استخدامهما حاليا للبحث في إنشاء مجتمع الشعاب المرجانية والتعاقب البيئي (الشكل 1). تهدف هياكل Coral Arks إلى أن تكون منصات بحث طويلة الأجل ، وعلى هذا النحو ، فإن التركيز الأساسي لهذه المخطوطة هو وصف بروتوكولات تحديد موقع هذه الهياكل وتركيبها ومراقبتها وصيانتها لزيادة استقرارها وطول عمرها في بيئة المياه الوسطى. تم استخدام مزيج من النمذجة والاختبار في الماء لتقييم خصائص السحب للهياكل وضبط التصميم لتحمل القوى الهيدروديناميكية المتوقعة. بعد التثبيت ، تم إنشاء مجتمعات الشعاب المرجانية على Arks وعلى مواقع المراقبة القاعية القريبة على نفس العمق من خلال مزيج من النقل النشط (الشعاب المرجانية ووحدات ARMS المصنفة) والتجنيد الطبيعي. تم توثيق ظروف جودة المياه وديناميكيات المجتمع الميكروبي وبقاء المرجان على Arks في عدة نقاط زمنية طوال فترة التعاقب المبكرة ومقارنتها بمواقع التحكم القاعية. حتى الآن ، كانت الظروف المرتبطة ببيئة Coral Arks في المياه الوسطى أكثر ملاءمة باستمرار للشعاب المرجانية والاتحادات المشفرة المرتبطة بها بالنسبة لمواقع التحكم القاعية المجاورة في نفس الأعماق. تصف الطرق أدناه الخطوات المطلوبة لتكرار نهج Coral Arks ، بما في ذلك كيفية اختيار المواقع وتصميم ونشر هياكل Coral Arks. يتم تضمين النهج المقترحة لرصد Coral Arks في الملف التكميلي 1.

Protocol

ملاحظة: يتم توفير معلومات مفصلة بشأن تصنيع ونشر ومراقبة هياكل ARMS و Coral Arks ، بما في ذلك الرسومات الفنية والرسوم البيانية والصور ، في الملف التكميلي 1. يوصى بإجراء أقسام البروتوكول التي تنطوي على أعمال تحت الماء ، بما في ذلك تركيب هياكل Arks و ARMS ، من قبل فريق من ثلاثة غواصين (على الغوص) واثنين من موظفي الدعم السطحي.

1. تجميع الأسلحة ونشرها

ملاحظة: ARMS عبارة عن هياكل بطول 1 قدم 3 (30 سم3) تقريبا مصنوعة من مواد أساسية من PVC أو الحجر الجيري تحاكي التعقيد ثلاثي الأبعاد لركائز الشعاب المرجانية الصلبة. ويناقش الجدول 1 تصميمين للقسم بالنظر إلى اعتبارات مختلفة للمشروع. يوصى بنشر ARMS لمدة 1-2 سنوات قبل نقله إلى Arks لتحقيق أقصى قدر من الاستعمار بواسطة الكائنات الحية الخفية.

  1. الأسلحة البلاستيكية
    ملاحظة: يتم وصف المكونات الجاهزة المشار إليها في هذا البروتوكول (والمدرجة في جدول المواد) باستخدام الوحدات الإمبراطورية. يتم وصف المواد المصنعة باستخدام الوحدات المترية. يتم توفير تعليمات التصنيع التفصيلية ، بما في ذلك الرسومات الفنية لتصنيع المكونات ، في القسم 1 من الملف التكميلي 1.
    1. محفل
      1. أدخل أربعة 1/4 في 20 ، 8 بوصات طويلة ، مسامير سداسية الرأس من خلال الثقوب المركزية على صفيحة PVC سميكة ؛ ثم قم بقلبه بحيث تكون البراغي متجهة عموديا.
      2. أضف فاصل نايلون إلى كل مسمار ، ثم أضف 1/4 بوصة بسمك PVC 9 × 9 في اللوحة. هذا يخلق طبقة مفتوحة بين الصفيحة الأساسية ولوحة التراص الأولى.
      3. أضف فاصل متقاطع طويل على مسمارين في الزوايا المتقابلة ، ثم أضف فواصلين متقاطعين قصيرين على البراغي المتبقية بحيث يتم تشكيل "X". أضف لوحة تكديس PVC أخرى لإنشاء طبقة مغلقة.
      4. كرر الخطوة 1.1.1.2 والخطوة 1.1.1.3 ، بالتناوب بين الطبقات المفتوحة والمغلقة ، حتى تتم إضافة سبع إلى تسع طبقات لوحة إلى البراغي (الملف التكميلي 1-الشكل S5).
      5. أضف غسالة ، وصمولة سداسية ، وصواميل قفل من النايلون إلى الجزء العلوي من كل مسمار ، وشدها بإحكام.
    2. للنشر ، انقل الأسلحة البلاستيكية المجمعة إلى موقع النشر المستهدف ، مع تغطية ARMS بشبكة 100 ميكرومتر أثناء النقل للاحتفاظ باللافقاريات المتنقلة الصغيرة (الملف التكميلي 1-الشكل S6). حدد موقع رقعة من الركيزة الصلبة للشعاب المرجانية على مقربة من مجتمعات الشعاب المرجانية الصحية.
      ملاحظة: يجب اختيار مواقع النشر المحددة مع مراعاة اللوائح المحلية وشروط التصاريح ، مثل تجنب الموائل الحرجة للأنواع المدرجة في قانون الأنواع المهددة بالانقراض في مياه الولايات المتحدة.
      1. باستخدام 3 أطوال 1/2 بوصة حديد التسليح ومطرقة ، قم بتثبيت ARMS إلى القاع في جميع الزوايا الأربع عن طريق قصف حديد التسليح ، بزاوية خارجية قليلا ، في الحجر الجيري الأساسي بحيث يولد حديد التسليح توترا ضد حافة الصفيحة الأساسية (الشكل 2 أ ، ب).
      2. بدلا من ذلك ، قم بتوصيل سلاسل ARMS باستخدام روابط الكابلات شديدة التحمل ، وقم بتثبيت نهايات السلاسل بأكياس خرسانية صلبة (الشكل 2C والملف التكميلي 1-الشكل S6).
  2. الحجر الجيري الأسلحة
    1. للتجميع ، ابدأ ب 12 بوصة × 12 بوصة من الحجر الجيري غير المكتمل أو بلاط الحجر الجيري (الشكل 2). تحديد التعقيد المطلوب للحجر الجيري ARMS الداخلي.
      ملاحظة: يوصى باستخدام مكعبات 2 سم3 . وترد التصاميم والاعتبارات البديلة في القسم 2 من الملف التكميلي 1.
      1. باستخدام منشار البلاط المبلل ، قم بقطع العديد من البلاط غير المكتمل إلى فواصلمربعة 2 سم 2 (~ 250).
      2. قطع بلاط الحجر الجيري إلى الشكل المطلوب لطبقات ARMS. على غرار PVC ARMS ، استخدم 12 بوصة × 12 في مربعات ، وقم بوضعها في طبقات بفواصل لتشكيل مكعبات 1 قدم3 (الملف التكميلي 1-الشكل S8).
      3. باستخدام إيبوكسي من جزأين غير سام من الدرجة البحرية ، قم بلصق قطع الحجر الجيري الأصغر على لوحة طبقات أكبر من الحجر الجيري على طول نمط شبكي مرسوم مسبقا.
      4. قم بإعداد عدة طبقات ، عند تكديسها معا ، تحقق ارتفاع ARMS المطلوب. اسمح للإيبوكسي بالشفاء بناء على توصيات الشركة المصنعة.
      5. قم بتجميع ألواح تكديس ARMS باستخدام الإيبوكسي لصق كل طبقة بالطبقة الموجودة فوقها.
        ملاحظة: سيختلف ارتفاع ARMS بناء على الوزن المطلوب والتعقيد الداخلي. يوصى بحجم نهائي يبلغ حوالي 1 قدم3 .
      6. اسمح للإيبوكسي بالشفاء من أشعة الشمس المباشرة لمدة 24 ساعة قبل النشر.
    2. للنشر ، انقل Limestone ARMS المجمع إلى موقع النشر المستهدف. حدد موقع رقعة من الركيزة الصلبة للشعاب المرجانية على مقربة من مجتمعات الشعاب المرجانية الصحية.
      ملاحظة: يجب اختيار مواقع النشر المحددة مع مراعاة اللوائح المحلية وشروط التصاريح ، مثل تجنب الموائل الحرجة للأنواع المدرجة في قانون الأنواع المهددة بالانقراض في مياه الولايات المتحدة.
      1. انقل ARMS إلى القاع باستخدام صندوق الحليب وكيس الرفع. إسفين الحجر الجيري ARMS في مصفوفة الشعاب المرجانية الميتة (صخرة حية). تجنب الموائل السفلية الرملية وتلك التي تستعمرها بشدة الطحالب العشبية أو الحصائر الزرقاء القاعية.
      2. ضع Limestone ARMS بجوار النتوءات الصخرية المتدلية والنتوءات لحمايتها من حركة الأمواج وعرام العواصف.

2. تجميع ونشر Coral Arks

ملاحظة: يناقش الجدول 2 اعتبارات تصميم Coral Arks بالنظر إلى معلمات المشروع المختلفة. يمكن تعديل أبعاد العناصر الفرعية (الدعامات ، والمحاور ، والمنصات ، ومكونات الإرساء ، والطفو الإيجابي) اعتمادا على الحجم والوزن المطلوبين لهياكل Coral Ark النهائية.

  1. تركيب نظام التثبيت
    ملاحظة: حدد نظام التثبيت بناء على الاعتبارات الخاصة بالموقع والمشروع مثل تصميم الفلك وتردد العاصفة ونوع القاع والتعرض للموقع ومدة المشروع والقوى المتوقعة بسبب السحب والتيارات والطفو. انظر PADI41 للحصول على رؤى حول اختيار نظام الإرساء.
    1. استخدم مسامير الرمل في قاع الرمال وموائل الأنقاض السائبة.
      1. انقل مسامير الرمل إلى القاع. وضع المسمار الرملي في وضع مستقيم ، قم بلف ودفن المسمار الرملي حتى يتم تغطية القرص الأول بالرمل أو الأنقاض السائبة.
      2. ضع قضيب دوران معدني بطول 5 أقدام من خلال عين المرساة بحيث تخرج غالبية قضيب الدوران من جانب واحد من العين.
      3. المشي أو السباحة في دوائر على القاع ، قم بربط المسمار الرملي في الركيزة حتى تظل العين فقط بارزة من القاع (الملف التكميلي 1-الشكل S20).
      4. قم بتركيب ثلاثة مسامير رملية في نمط مثلث ، متصلة بلجام سلسلة ، لزيادة قوة الاحتفاظ (الملف التكميلي 1-الشكل S20).
    2. استخدم مثبتات Halas في الموائل الصخرية ذات القاع الصلب والكربونات.
      1. نقل 9-12 في مسامير العين ومثقاب غاطس (كهربائي أو هوائي) إلى موقع المرساة.
      2. استخدم المثقاب الغاطس ومنشار ثقب البناء بقطر 1 لحفر 9 بعمق و 1 في حفرة واسعة في صخرة القاعدة. قم بتنظيف الركيزة الزائدة بشكل دوري من الحفرة باستخدام باستر الديك الرومي.
      3. املأ الحفرة بالأسمنت البورتلاندي أو الإيبوكسي البحري. ادفع عمود الترباس في الحفرة ، واملأ الفجوات المتبقية بالأسمنت أو الإيبوكسي.
      4. دع الأسمنت / الإيبوكسي يعالج لمدة 5 أيام.
      5. لزيادة قوة الإمساك ، قم بتثبيت ثلاث مثبتات Halas في نمط مثلث ، متصلة بلجام سلسلة.
    3. استخدم الإرساء من نوع الكتلة في المواقع التي تحتوي على كتل إرساء موجودة أو عناصر حطام ثقيلة.
      ملاحظة: يتطلب تركيب كتلة إرساء جديدة معدات تركيب من الدرجة التجارية مثل الرافعة المثبتة على البارجة ولا يوصى به للمشاريع ذات النطاق الأصغر.
      1. قم بتوصيل نظام الإرساء بعناصر الحطام الثقيل الموجودة (السفن الغارقة ، كتل المحرك) أو بعيون كتلة الإرساء الموجودة عبر الأجهزة والمعالجة.
      2. تأكد من أن مكونات الإرساء المعدنية مصنوعة من معادن مماثلة ومحمية من التآكل الجلفاني باستخدام الأنودات القربانية.
  2. هيكل التردد 1V (منصتان)
    ملاحظة: تعليمات التصنيع التفصيلية ، بما في ذلك الرسومات الفنية لتصنيع المكونات ، متوفرة في القسم 4 من الملف التكميلي 1. المكونات الجاهزة المشار إليها في هذا البروتوكول (والمدرجة في جدول المواد) باستخدام الوحدات الإمبراطورية.
    1. تجميع الإطار الجيوديسي 1V
      1. قم بربط صمولة سداسية من الفولاذ المقاوم للصدأ 1/4-20 على مسمار من الفولاذ المقاوم للصدأ 1/4-20 2.5 بوصة من الطريق إلى أعلى الترباس. أدخل البرغي في أحد الثقوب المواجهة للداخل على الدعامة.
      2. ثبت صامولة القفل على الجانب الآخر من المسمار ، وشدها لأسفل حتى تتزاوج بإحكام مع PVC لمنع المحور من الانزلاق على طول الدعامة.
      3. كرر للجانب الآخر من الدعامة وللدعامات ال 29 المتبقية.
      4. ادفع نهاية كل دعامة من خلال أحد الفتحات الموجودة في المحاور واربط مسمارا آخر عبر الفتحة الخارجية على الدعامة ، مع الانتهاء بصامولة قفل لمنع الدعامة من الانزلاق خارج المحور (الملف التكميلي 1-الشكل S24).
      5. كرر لجميع الدعامات الخمسة في محور واحد ، ثم استمر في إضافة المحاور والدعامات حتى يتم تجميع الكرة الجيوديسية (الملف التكميلي 1-الشكل S24).
      6. قم بفك حبل أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ 1/8 بوصة وابدأ في خيوطه من خلال الدعامات. قم بإنشاء 12 حلقة ، بحجم الدولار الفضي تقريبا ، من روابط كبلات النايلون - واحدة لكل محور. عندما يتم ربط الحبل السلكي عبر الدعامات ، مرر الحبل عبر حلقة ربط الرمز البريدي في المحور ، ثم تابع إلى الدعامة التالية.
        ملاحظة: سيتم تكرار بعض الدعامات.
      7. استمر في الخيوط حتى يتم ربط الحبل السلكي عبر جميع الدعامات ، متصلا في منتصف كل رأس بواسطة حلقة ربط مضغوطة.
      8. قم بربط الكابل مرة أخرى إلى نقطة البداية. باستخدام كماشة ، اسحب حلقات ربط السحاب لتقليصها إلى أصغر حجم ممكن ، مما يجعل أطوال الحبل السلكي قريبة من بعضها البعض. قم بتركيب مشبك كابل من الفولاذ المقاوم للصدأ 1/2 بوصة على جميع أطوال حبل الأسلاك وشده بإحكام.
      9. كرر لجميع رؤوس الهيكل.
      10. قم بتزاوج طول بداية الحبل السلكي مع طول النهاية ، وقم بتثبيتهما معا باستخدام ثلاثة مشابك كابل.
        ملاحظة: يجب أن يدعم الحبل السلكي (قوة الكسر: 2000 رطل) الآن معظم الحمل الموجود على الهيكل ، مما يقويه بشكل كبير.
      11. أضف نظام التزوير ، الذي يتكون من طولين من 3/8 في كابل من الفولاذ المقاوم للصدأ مرجح هيدروليكيا على العين في كل طرف. قم بتركيب أغطية نهاية PVC بين الأراجيح بحيث يمر الكابل عبر طول الفلك بالكامل ، مع وجود عيون في الأعلى والأسفل لمرفقات خط الإرساء / العوامة. يربط نظام الإبزيم الدوار في المنتصف طولي الكابل غير القابل للصدأ.
      12. مرر الأطراف السفلية للكابل عبر الجزء العلوي والسفلي من الفلك ، وقم بتركيب أغطية النهاية على المحاور العلوية والسفلية باستخدام مطرقة. قم بربط مسامير العين في المشبك الدوار وشدها حتى يكون هناك توتر كاف على الهيكل لجعل النظام صلبا (الملف التكميلي 1-الشكل S24).
      13. أضف كل شبكة مصبوبة من الألياف الزجاجية ، مقطعة إلى نصفين خماسيين ، إلى داخل Ark باستخدام روابط مضغوطة شديدة التحمل 250 رطلا لتثبيت جوانب المنصة على دعامات Ark (الملف التكميلي 1-الشكل S24).
      14. أسفل الهيكل ، ضع طولا واحدا من شعاع I من الألياف الزجاجية بحيث ينضم إلى نصفي منصة الألياف الزجاجية. ثبت على الجانب السفلي من المنصة باستخدام اثنين من البراغي U المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 1/4 في 20.
      15. كرر ذلك مع الحزم الأربعة الأخرى ، وقم بتوزيعها بالتساوي على طول المنصة. هذا ينضم ويدعم نصفي المنصة ، مما يخلق خماسيا كاملا.
      16. اربط أربطة السحاب شديدة التحمل عند حواف المنصة ، وقم بقص الفائض. في نهاية هذه الخطوة ، يتم دمج النظام الأساسي الداخلي بقوة في هيكل Ark (الملف التكميلي 1-الشكل S24).
      17. استخدم سلك الماوس المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لتمرير نهايات المشبك الدوار وجميع الأغلال. في نهاية هذه الخطوة ، سيكون لدى Ark منصتان متكاملتان ، مرفقات علوية وسفلية لربط الأجهزة ، وكابل مركزي يتحمل الجزء الأكبر من قوة الشد الموضوعة على الهياكل عبر التثبيت والطفو الإيجابي.
    2. ربط خط الإرساء بالإطار الجيوديسي
      ملاحظة: يجب تصميم أنظمة الإرساء بحيث تتجاوز قوة كسر جميع مكونات الإرساء الفردية الحد الأقصى للحمل المتوقع بسبب الظروف البيئية المحيطة والقاسية. انظر النتائج التمثيلية للحصول على وصف لاستخدام النمذجة الهيدروديناميكية في تصميم نظام الإرساء. يوصى بتوزيع الحمل عبر نقاط ربط متعددة على Ark وعلى نظام تثبيت قاع البحر ، لأن هذا يضيف تكرارا للنظام في حالة فشل العناصر الفردية.
      1. صمم خطوط الإرساء والأجهزة لضمان اتصالات آمنة بين قاعدة Ark ونظام التثبيت (انظر الشكل 1 للحصول على مثال).
        ملاحظة: يوصى بتصميم نظام الإرساء بحيث يتم وضع خط الوسط لهيكل Ark على عمق 30 مترا.
      2. قم بتوصيل الجزء العلوي من خط مزدوج التقسيم بالعين الأساسية للسفينة بتكبيل. قم بتوصيل قيد دوار عالي القوة من الفولاذ المقاوم للصدأ بقاعدة هذا الخط (الشكل 1 والملف التكميلي 1-الشكل S25).
      3. قم بتوصيل الجزء العلوي من خط مزدوج التقسيم بقاعدة القيد الدوار. سيتصل الجزء السفلي من هذا الخط بنظام الربط (الشكل 1 والملف التكميلي 1-الشكل S25).
    3. نقل الفلك إلى موقع الانتشار
      1. نقل السفينة عبر شاحنة مسطحة إلى شاطئ مجاور لموقع النشر (نشر قريب من الشاطئ مع دخول الرمال) أو إلى موقع إطلاق قارب (نشر السفينة).
      2. قم بتوصيل كيس رفع 220 رطلا بالعين العلوية غير القابل للصدأ للسفينة باستخدام قيد 1/2 بوصة.
      3. قم بتوصيل خط إرساء ، بما في ذلك الأجهزة اللازمة للربط بمرساة قاع البحر ، بقاعدة الفلك.
      4. للنشر من سفينة تفتقر إلى إطار A أو davit ، قم بتحميل Ark على السفينة بحيث يمكن دحرجتها بسهولة من القارب إلى الماء (تجنب الأقواس ذات البنادق العالية أو المؤخرة ذات المحركات الخارجية).
      5. للنشر من الشاطئ ، قم بلف الفلك في الماء حتى عمق كاف يمكن عنده ملء كيس الرفع بالهواء (الشكل 3).
      6. اسبح أو اسحب أو انقل الفلك إلى موقع التثبيت على السطح (الشكل 3).
    4. ربط الفلك بنظام الإرساء
      ملاحظة: في هذه المرحلة ، يطفو نظام Ark على السطح فوق موقع التثبيت بحقيبة رفع. يتم تنفيذ المهام التالية تحت الماء على الغوص وتتطلب فريقا من ثلاثة غواصين على الأقل.
      1. تنفيس الهواء ببطء من كيس الرفع ، قم بإجراء نزول متحكم فيه إلى نظام التثبيت.
      2. قم بتوصيل أجهزة الإرساء الموجودة في قاعدة الفلك بنظام التثبيت.
      3. زيادة الطفو الإيجابي لنظام Arks عن طريق ملء كيس الرفع بالهواء ، وفحص مكونات المراقبة للتأكد من سلامتها الهيكلية. تأكد من أن الأغلال مثبتة بشكل صحيح وأن المراسي مثبتة في مكانها. استخدم سلك الماوس لتمرير جميع الأغلال.
      4. قم بتوصيل عين خط قصير مزدوج التقسيم بالعين العلوية لنظام Arks بتكبيل. قم بتوصيل عوامة إرساء متعددة الأشكال وقابلة للنفخ بالطرف الآخر من هذا الخط بقيد (الملف التكميلي 1-الشكل S25).
      5. املأ عوامة الإرساء بالهواء باستخدام محول فوهة هواء قياسي منخفض الضغط متصل بزجاجة مهر من الهواء المضغوط حتى تمتلئ بنسبة 75٪ تقريبا من الهواء.
      6. قم بتهوية الهواء ببطء من كيس الرفع ، وقم بإزالته من النظام.
      7. أضف عوامات إرساء أكبر أو أكثر عددا لأنظمة Arks باستخدام الحجر الجيري ARMS أو للتعويض عن تراكم الكتلة البيولوجية.
    5. ربط الأسلحة بالفلك
      1. استرجع ARMS من موقع البذر ، وضعها في صناديق حليب مبطنة بشبكة 100 ميكرومتر لمنع فقدان اللافقاريات الصغيرة المتنقلة التي تعيش داخل ARMS.
      2. انقل ARMS إلى مواقع Arks في أحواض من مياه البحر المظللة والباردة.
      3. ضع ARMS على المنصة العلوية أو السفلية من Arks ، وقم بتوزيع الوزن بالتساوي عبر المنصة.
      4. قم بتمرير روابط الكابلات شديدة التحمل من خلال كل من منصة الألياف الزجاجية المصبوبة وقاعدة PVC أو Limestone ARMS وشدها لتثبيت ARMS بإطار Ark (الملف التكميلي 1-الشكل S25).
  3. هيكل التردد 2 فولت (شل)
    ملاحظة: تعليمات التصنيع التفصيلية ، بما في ذلك الرسومات الفنية لتصنيع المكونات ، متوفرة في القسم 3 من الملف التكميلي 1.
    1. تجميع الإطار الجيوديسي 2 فولت
      1. قم بتجميع إطار تركيب Ark وفقا للدليل المقدم من VikingDome (الملف التكميلي 1-الشكل S11).
      2. أضف غسالة إلى مسمار غير قابل للصدأ بطول 2.5 بوصة و 10/32. أدخل البرغي من خلال أحد الفتحتين في نهاية الدعامة ، مع إضافة موصل STAR إلى الوجه الداخلي (فتحة خاصة بدعامات S1 أو S2) ، واربطها بصامولة قفل.
      3. كرر لثقب الترباس الثاني. استمر دون شد الصواميل حتى يتم تجميع الهيكل بالكامل (الملف التكميلي 1-الشكل S12).
      4. تشديد إطار تركيب الفلك. في نهاية الخطوة 2.3.1.1 ، ستكون وصلات الدعامة STAR مفكوكة ومرنة. ابدأ في شد الصواميل باستخدام مفتاح ربط (مقبس 10 مم أو 3/8 بوصة) ومفك براغي رأس من Philips.
      5. استمر في جميع أنحاء الهيكل حتى يتم شد جميع الصواميل ، مع إدخال النايلون لصامولة القفل بالكامل على خيوط البراغي.
      6. أضف عيون وسادة لربط لجام الإرساء. أضف عين وسادة إلى دعامة S1 غير القابل للصدأ في قاعدة الفلك ، وقم بتثبيتها بأربعة مسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ برأس 3 بوصات.
      7. أضف 1/4 في 20 حبة واربطها. كرر ما مجموعه خمس نقاط اتصال إرساء (الملف التكميلي 1-الشكل S17).
      8. قم بتركيب 10 ألواح أساس ARMS على موصلات N2 STAR المواجهة للوسط. ضع مسمار رأس المقلاة مقاس 3 بوصات من خلال الفتحة المركزية على صفيحة ARMS. أضف مواجهة PVC رمادية إلى عمود البراغي وضعها من خلال الفتحة المركزية لموصل N2 STAR ، مع وجود الصفيحة الأساسية داخل الهيكل. أضف غسالة وصامولة وشد لأسفل.
      9. أضف قوسين واستخدم أربعة براغي رأس سداسية 3 1/4 بوصة وصواميل قفل لتثبيت صفيحة ARMS في الدعامات. تشديد جميع الصواميل. حافظ على نفس الاتجاه لجميع ألواح الأساس ARMS (الملف التكميلي 1-الشكل S15).
      10. قم بتركيب 20 صفيحة أساسية من الألواح المرجانية على الدعامات المواجهة للأعلى. ضع أربعة براغي سداسية الرأس مقاس 3 بوصات من خلال الثقوب الموجودة على صفيحة الصفيحة المرجانية واربطها بالدعامة باستخدام قوس وصامولة قفل. كرر للجانب الآخر. أحكم ربط الصواميل لتأمينها (الملف التكميلي 1-الشكل S15).
      11. أضف قضيبا مركزيا وعوامة شباك الجر إلى العمود الفقري المركزي للفلك. أدخل قضيبا من الألياف الزجاجية بطول 8 أقدام غير ملولب في موصلات STAR المعدلة بقطعة أنبوب ملحومة في قاعدة الفلك. أضف غسالة 1 بوصة وعوامة شباك جر غير معدلة على قضيب الألياف الزجاجية غير الملولب داخل الهيكل. قم بإنهاء إدخال القضيب من خلال موصل STAR العلوي للسفينة.
      12. قم بتركيب البراغي من خلال الأنبوب المعدني على موصلات STAR المعدلة وصواميل الأقفال على قضيب القفل داخل الفلك. أضف مشبك أنبوب أخضر بإحكام أسفل عوامة الجر (أعلى الفلك) ، وشدها.
      13. تطفو شباك الجر المعدلة المثبتة داخل الموصلات العلوية المواجهة ل N2 و N1 STAR المعدلة بفتحة مركزية 1. أضف غسالة من الألياف الزجاجية إلى الطرف الأطول من قضيب الألياف الزجاجية الملولب المكشوف.
      14. قم بالتثبيت من خلال فتحة موصل STAR المعدلة بحيث تطفو شباك الجر داخل الهيكل. أضف غسالة أخرى من الألياف الزجاجية وصامولة سداسية من الألياف الزجاجية. شد باستخدام مفتاح ربط وعن طريق لف العوامات (الملف التكميلي 1-الشكل S16).
    2. ربط نظام الإرساء بالإطار الجيوديسي
      1. صمم خطوط الإرساء والأجهزة لضمان اتصالات آمنة بين قاعدة Ark ونظام التثبيت (انظر الشكل 1 على سبيل المثال).
        ملاحظة: يوصى بتصميم نظام الإرساء بحيث يتم وضع خط الوسط لهيكل Ark على عمق 10 أمتار.
      2. قم بتوصيل كل عين وسادة في قاعدة هيكل Ark بالعين المقسمة في نهاية طول مزدوج التقسيم يبلغ 3/4 في خط الأطياف مع قيد عالي القوة ، 7/16 في الفولاذ المقاوم للصدأ (الملف التكميلي 1-الشكل S17).
      3. باستخدام قيد دبوس لولبي 1/2 بوصة ، قم بتوصيل الطرف الآخر من كل خط أطياف بأحد الرابطين الرئيسيين المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ، بحيث يحتوي كل رابط على وصلتين أو ثلاثة.
      4. قم بتوصيل القيد الدوار 3/4 بوصة بأسفل Masterlink وعين خط نايلون 1 بوصة مقسم بكشتبان من الفولاذ المقاوم للصدأ.
      5. نعلق 3/4 في القيد على العين وكشتبان في الطرف الآخر من خط النايلون. سيتصل هذا القيد بنظام المرساة (الملف التكميلي 1-الشكل S17).
    3. نقل سفينة 2V إلى موقع النشر
      ملاحظة: يتطلب نشر Shell Ark سفينة ذات مؤخرة مسطحة ومحركات داخلية ، بحيث يمكن دحرجة Ark من سطح القارب إلى الماء ، أو سفينة ذات غطاء كبير أو إطار A.
      1. انقل السفينة عبر شاحنة مسطحة إلى الرصيف أو المرسى.
      2. قم بتحميل الفلك على السفينة باستخدام رافعة شوكية ذات حجم مناسب (الملف التكميلي 1-الشكل S21).
      3. قم بتوصيل خطوط الإرساء والأجهزة ، بما في ذلك الخطوط السفلية والأجهزة لربطها بنظام مرساة قاع البحر ، بقاعدة الفلك.
      4. انقل الفلك إلى موقع المرساة (الشكل 3). قم بإعداد خط بنفس طول عمق نظام التثبيت تقريبا مع قيد في أحد طرفيه وعوامة في الطرف الآخر.
      5. قم بتوصيل نهاية القيد للخط بنظام التثبيت ، مع تطفو نهاية العوامة على السطح.
      6. دحرج الفلك بأمان من سطح المؤخرة في الماء أو انشر الفلك في الماء باستخدام إطار دافيت أو إطار A. قم بتوصيل نهاية العوامة للخط بسفينة الطفو الإيجابية بحيث يطفو الهيكل فوق نظام التثبيت.
    4. ربط الفلك بنظام الإرساء
      ملاحظة: في هذه المرحلة ، يطفو هيكل Ark على السطح فوق موقع التثبيت مع عناصر الطفو المدمجة (العوامات) التي توفر التعويم. يتم الانتهاء من المهام التالية تحت الماء على الغوص وتتطلب فريقا من ثلاثة غواصين على الأقل واثنين من أفراد الدعم السطحي.
      1. قم بتوصيل الكتلة العلوية للكتلة ونظام بكرة المعالجة بنقطة ربط آمنة على قاعدة الفلك ، وقم بفك البكرة أثناء النزول نحو قاع البحر ، ثم قم بتوصيل الكتلة السفلية بنظام التثبيت (الملف التكميلي 1-الشكل S19).
      2. اسحب الخط عبر الكتلة السفلية لإشراك البكرة ، واسحب الفلك إلى العمق. يجب قفل الخط في المربط مع كل سحب (الملف التكميلي 1-الشكل S19).
        ملاحظة: بالنسبة لأنظمة Arks ذات الطفو الإيجابي الأولي العالي ، استخدم نظام كتلة ومعالجة 6: 1 لتحقيق أقصى قدر من الشراء. يمكن أيضا ربط الأوزان مؤقتا بنظام Arks لتقليل قوة الطفو اللازمة لإغراق الهيكل.
      3. استمر في سحب Ark إلى العمق حتى يمكن توصيل جهاز تثبيت downline و saoring بنظام التثبيت. استخدم الأسلاك لتمرير جميع الأغلال.
      4. افحص جميع مكونات الإرساء للتأكد من سلامتها. تأكد من تثبيت الأغلال بشكل صحيح وأن المراسي مثبتة في مكانها بإحكام.
      5. انقل التوتر ببطء من الكتلة وتعامل مع نظام الإرساء. قم بإزالة الكتلة والمعالجة والأوزان وخط العوامة.
    5. ربط الأسلحة بالفلك
      1. استرجع ARMS من موقع البذر ، وضعها في صناديق حليب مبطنة بشبكة 100 ميكرومتر لمنع فقدان اللافقاريات الصغيرة المتنقلة التي تعيش داخل ARMS. انقل ARMS إلى مواقع Arks في أحواض من مياه البحر المظللة والباردة.
      2. قم بمناورة ARMS من خلال إحدى الفتحات المثلثة الأكبر بالقرب من خط الوسط للفلك بحيث يكون ARMS داخل الهيكل. أمسك ARMS بإحكام بأحد ألواح الأساس البيضاء المثبتة داخل إطار Ark.
      3. قم بتأمين مسمار رأس سداسي طويل من الفولاذ المقاوم للصدأ 1/2 في 13 ، 1.75 بوصة من خلال فتحة زاوية مفتوحة من صفيحة ARMS والصفيحة البيضاء الأساسية HDPE ، وقم بتوصيل صامولة قفل من الفولاذ المقاوم للصدأ بالمزلاج البارز من خلال الجانب الآخر ، وشدها حتى تصبح دافئة. كرر للجوانب الثلاثة الأخرى (الشكل 2 د).
      4. ادفع ARMS ذهابا وإيابا لضمان التثبيت الثابت.
    6. ربط الشعاب المرجانية بالفلك
      1. اربط الصفائح المرجانية التي تحتوي على الشعاب المرجانية المثقوبة ببلاط الحجر الجيري بألواح الصفيحة المرجانية HDPE على السطح الخارجي للسفينة باستخدام مسامير رأس سداسية من الفولاذ المقاوم للصدأ بطول 2 بوصة ، 1/4 في 20 ، وغسالة ، وصامولة قفل في جميع الزوايا الأربع.
      2. اربط الصواميل باستخدام مفتاح ربط لتثبيت الصفيحة المرجانية في مكانها.

3. مراقبة وصيانة أركس المرجان

ملاحظة: تعليمات التصنيع التفصيلية ، بما في ذلك الرسومات الفنية لتصنيع المكونات ، مذكورة في القسم 7 من الملف التكميلي 1.

  1. قياس وزن الفلك في الماء
    1. قم بتوصيل خلية التحميل الغاطسة بكتلة ونظام بكرة معالجة لاستخدامها في نقل التوتر مؤقتا على خط الإرساء إلى نظام قياس الإجهاد.
    2. قم بتوصيل قاعدة الكتلة ومعالجتها بمكان آمن على نظام إرساء Ark ، مثل نقطة القيد الوسيطة أو بمرساة قاع البحر. قم بتوصيل الجزء العلوي من خلية التحميل بموقع آمن على إطار تركيب Ark (الملف التكميلي 1-الشكل S33).
    3. بدون إزالة أو تغيير مكونات الإرساء على الفلك ، اسحب الخط عبر الكتلة وتعامل مع نظام البكرة بحيث يتم نقل التوتر من نظام إرساء Ark إلى نظام البكرة ، مع ربط الخط مع كل سحب (الملف التكميلي 1-الشكل S33).
    4. تأكد من أن خط الإرساء متراخي تماما للسماح لمقياس الإجهاد بجمع قياسات التوتر (الملف التكميلي 1-الشكل S33).
    5. انقل التوتر ببطء من نظام بكرة الكتلة والمعالجة إلى خط إرساء Ark ، وتحقق للتأكد من أن الأغلال ومكونات الإرساء الأخرى مثبتة وآمنة بشكل صحيح.
    6. لجمع البيانات على المدى الطويل ، قم بدمج خلية تحميل في نظام الإرساء كمكون "في الخط". قم بتبديل مسجلات البيانات بشكل دوري لاسترداد البيانات.
  2. صيانة طويلة الأجل للسفن
    1. إجراء عمليات تفتيش روتينية لنظام إرساء Arks وإجراء أعمال الصيانة حسب الحاجة.
      ملاحظة: راجع الملف التكميلي الشكل S18 للحصول على مثال على قائمة التحقق من الصيانة. يوصى بالصيانة نصف السنوية.
    2. تأكد من استمرار المراسي في توفير أقصى قدر من قوة الاحتفاظ (أي عدم التراجع عن الركيزة).
    3. قم بتنظيف خطوط الإرساء للكائنات الحية الملوثة التي يمكن أن تغزو وتعرض سلامة الخطوط للخطر.
    4. استبدل المكونات المهينة ، مثل الأنودات القربانية والأغلال وخطوط الإرساء ، حسب الحاجة (الملف التكميلي - الشكل S18).
    5. أضف طفوا إضافيا حسب الحاجة عن طريق إضافة عوامات طفو ثابتة أو هواء إلى عوامات الإرساء الحالية للتعويض عن تراكم الكتلة البيولوجية.

Representative Results

توفر الطرق المذكورة أعلاه تعليمات التجميع والتركيب لتصميمين لأنظمة Coral Arks. تم تجميع النماذج الأولية لكل تصميم واختبارها ميدانيا في سان دييغو ، الولايات المتحدة الأمريكية ، قبل النشر على المدى الطويل لتقييم خصائص السحب وتحسين السلامة الهيكلية بناء على قيم القوة النموذجية والتجريبية. جهود النمذجة مفيدة لاختيار وصقل كل من هندسة Arks المعروضة هنا ، بما في ذلك نتائج اختبار نفق الرياح ، والمحاكاة الهيدروديناميكية ، والتحقق من صحة القيم النموذجية في الماء باستخدام هياكل النموذج الأولي ، موصوفة بالتفصيل في القسم 6 من الملف التكميلي 1. يتم عرض نتائج النمذجة والاختبار في الماء لتصميم "Shell" Arks هنا. ثم تم نشر هيكلين من كل تصميم في المواقع الميدانية الكاريبية في بورتوريكو وكوراساو (تم تركيب أربعة هياكل Arks إجمالا) ، وتم نقل الشعاب المرجانية إلى الهياكل. تم جمع مقاييس جودة المياه والمجتمع الميكروبي وبقاء المرجان المرتبطة بتصميم "شل" Arks وموقعين للتحكم في قاع البحر في عدة نقاط زمنية تمتد على مدار 6 أشهر لتوصيف وتحديد التغييرات في المعلمات البيئية وصحة المرجان المرتبطة بهياكل Arks بعد التوظيف الطبيعي وإضافة ARMS المصنفة.

خصائص سحب الفلك المرجاني
من المهم فهم خصائص السحب ل Coral Arks من أجل تصميم هيكل ومرسى ينجو من البيئة المستهدفة. من منظور هيكلي ، يفرض السحب الهيدروديناميكي ، بالاقتران مع الطفو الصافي ، أحمال داخل الهيكل ، لا سيما على الإرساء ونظام التثبيت الخاص به. أجرينا النمذجة والقياسات التجريبية لتقدير خصائص السحب لهياكل Arks. نتائج هذه الاختبارات لتصميم "شل" لهياكل Arks مفصلة أدناه. تم تنفيذ النمذجة عن طريق تقدير سحب العناصر الفردية للهيكل ، وجمعها ، ثم دمج النتيجة في معامل سحب فعال كما هو موضح في المعادلة (1) والمعادلة (2):

Equation 1(1)

Equation 2(2)

حيث D الإجمالي هو إجمالي السحب للهيكل المقدر من مجموع سحب عنصر D i ، CD هو معامل السحب الكلي للهيكل ، هو كثافة السائل ، U هي سرعة تدفق الجسم بالنسبة إلى السائل ، و A هي المنطقة الأمامية للهيكل. في هذه الحسابات ، كان من المفترض أن تكون جميع العناصر عبارة عن أسطوانات ، مع توجهها إلى التدفق الذي تمليه الهندسة المستقيمة لهيكل الفلك. تم تنفيذ النمذجة لنفس النموذج الأولي لنظام "Shell" (كرة جيوديسية 2 فولت) التي تم استخدامها لاختبار السحب (الموصوف أدناه) قبل بناء أنظمة الحقل النهائية. كان للنموذج الأولي مساحة أمامية إجمالية تبلغ حوالي 2.10 م2 ، وأشارت نتائج النمذجة إلى معامل سحب فعال للهيكل بأكمله يبلغ حوالي 0.12. يوضح الشكل 4 السحب المتوقع من النموذج للهيكل كدالة للسرعة.

تم الحصول على تقديرات تجريبية لقوة السحب للهيكل التي سيتم اختبارها تحت سرعات تدفق مختلفة عن طريق سحب هيكل Ark خلف سفينة بها خلية تحميل مقسمة في خط خط القطر ومستشعر إمالة لتسجيل التغييرات في اتجاه Ark بالنسبة إلى المحور الرأسي في نطاق من سرعات السحب. قبل القطر ، تم تحديد الوزن في الماء للهيكل ، وأضيف وزن إضافي كاف إلى الهيكل لمحاكاة طفو صاف يبلغ حوالي 200 كجم (هدف أولي للنظام). بناء على الشد في كابل السحب وزاوية ميل الفلك ، تم تحديد السحب (Dtow) عند كل سرعة باستخدام المعادلة (3):

Equation 3(3)

حيث T هي التوتر المقاس من خلية الحمل ، وهي زاوية الميل بالنسبة إلى المحور الرأسي. يظهر الشكل 4 علاقة السحب مقابل السرعة الناتجة. ثم تم استخدام منحنى السحب الأنسب (من الشكل Dسحب α U2 ؛ انظر الشكل 4) ، جنبا إلى جنب مع تقديرات المنطقة الأمامية وكثافة المياه ، لتحديد معامل السحب التجريبي البالغ 0.13.

كان رقم رينولدز أثناء اختبار السحب (والنطاق المستخدم للنمذجة) في حدود 105-10 6 ، بشكل عام في أنظمة التدفق المضطرب. تتراوح القيم النموذجية لمعامل السحب للكرة في نطاق أرقام رينولدز هذا بين 0.2 و 0.4. لأغراض المقارنة ، يظهر مخطط منحنى السحب لكرة بمعامل سحب 0.3 في الشكل 4. وبالتالي ، فإن التقديرات النموذجية والتجريبية لمعامل السحب تكون أصغر مرتين إلى ثلاث مرات من الكرة ، وهو ما يتوافق مع الطابع الأكثر انفتاحا للهيكل.

للتحقق من صحة هذه النتائج النموذجية ، أجرينا أيضا قياسات ميدانية لاستجابة هيكلين من هياكل "شل" آركس للتدفق. لتحقيق ذلك ، تم تركيب نفس خلية التحميل مؤقتا بما يتماشى مع خط الإرساء الرئيسي Ark ، وتم تركيب مستشعر إمالة على Ark ، وتم تركيب عداد تيار في الموقع لمراقبة سرعة المياه في وقت واحد. ثم تم حساب مكونات الطفو والسحب للتوتر من زاوية الميل وقياسات خلية الحمل (الشكل 5). كانت السرعات الحالية خلال فترة القياس مستقرة نسبيا عند حوالي 20 سم / ثانية ، وكانت مجموعة البيانات قصيرة نسبيا. ومن ثم ، تم حساب متوسط البيانات خلال الفترة واستخدامها لمقارنة استجابة السحب والسرعة الميدانية بتقديرات السحب النموذجية والتجريبية. تظهر هذه النتائج أنه في ظل الظروف المتوقعة في موقع النشر (سرعات تدفق تصل إلى 1.3 م / ث أثناء حدث عاصفة نموذجي) ، من المتوقع أن تكون قوة السحب على النظام أقل من 300 كجم.

نجا كلا هيكلي "شل" في بييكيس ، بورتوريكو ، من ضربة مباشرة من إعصار فيونا من الفئة 1 في سبتمبر 2022 دون أي ضرر واضح للهياكل أو الإرساء أو نظام التثبيت ، مما يوفر اختبارا في الموقع يدعم التصميم. وسجلت عوامة قريبة (CARICOOS) سرعات حالية بلغت 1.05 م/ث على عمق 10 أمتار في موقع الانتشار، أي ما يعادل قوة سحب تبلغ حوالي 160 كيلوغراما على نظم الإرساء. تم تصميم الأنظمة لتحمل 1600 كجم من القوة (مع الأخذ في الاعتبار سعة المرساة وقوة كسر المكونات) ، وبالتالي ، لا يتوقع أن تفشل في ظل ظروف العاصفة المحيطة أو النموذجية.

صافي مراقبة الطفو لأركس المرجان
كما تم استخدام نفس النهج الموصوف للتحقق من خصائص السحب لهياكل Ark لتطوير طريقة لمراقبة الطفو الصافي ل Arks. طالما ظل الهيكل المادي للسفينة ثابتا ، فإن صافي الطفو يوفر وكيلا تقريبيا لمراقبة التكلس العام للمجتمع ، وبالتالي نمو المرجان ، بالإضافة إلى مقياس صيانة لتحديد ما إذا كان النظام لديه طفو إيجابي كاف للتعويض عن النمو البيولوجي بمرور الوقت. تم حساب مكون الطفو (B) لشد الإرساء باستخدام بيانات مقياس الانفعال ومستشعر الميل في المعادلة (4):

Equation 4(4)

حيث T هي الشد المقاس من خلية الحمل ، وهي زاوية الميل. يظهر الشكل 5 السلسلة الزمنية الناتجة لصافي الطفو الصافي. وفي ظل الظروف الراهنة المستقرة نسبيا التي كانت سائدة خلال أحداث الرصد الميداني، وجدنا أن هيكلي "شل" آركس المنتشرين في بييكس، بورتوريكو، لهما طفويات صافية مماثلة تبلغ 82.7 كيلوغراما ± 1.0 كيلوغرام (الفلك 1) و 83.0 كيلوغراما ± 0.9 كيلوغرام (الفلك 2) عند حساب متوسطهما خلال فترة الرصد (± انحراف معياري واحد) بعد نقل جميع الشعاب المرجانية ووحدات ARMS المصنفة إلى الهياكل بعد 6 أشهر من النشر الأولي للهيكل. تظهر النتائج أنه يمكن استخدام المراقبة قصيرة الأجل خلال فترات مستقرة نسبيا لتدفق المياه لتحديد صافي الطفو في الحقل في حدود ~ 1 كجم ، والذي يجب أن يكون مفيدا على المدى الطويل لرصد التغيرات في الكتلة الحيوية.

نوعية المياه وديناميات المجتمع الميكروبي
تم قياس المقاييس المرتبطة بجودة المياه والمجتمعات الميكروبية المرتبطة بعمود المياه على اثنين من "شل" آركس في منتصف الماء ، والتي كانت مثبتة في 55 قدما من الماء مع قمة الفلك على عمق 25 قدما ، قبالة ساحل جزيرة فييكس ، بورتوريكو (الشكل 6 ج). تمت مقارنة مقاييس جودة المياه ، والوفرة الميكروبية والفيروسية ، ومتوسط حجم الميكروب من اثنين من الفلك بنفس المقاييس من موقعين قريبين من "التحكم" في قاع البحر ، والتي كانت أيضا على عمق 25 قدما ولكنها أقرب بكثير إلى الشاطئ (الشكل 6 د). تم جمع القياسات الموضحة مباشرة بعد تركيب Arks مع دفعة أولية من الشعاب المرجانية المنقولة (نوفمبر 2021) وبعد 6 أشهر بعد نقل دفعة ثانية من الشعاب المرجانية و ARMS المصنفة إلى Arks (مايو 2022) ؛ ثم تم حساب متوسطها عبر كلا الموقعين (Arks ومواقع التحكم) للمقارنة. نظرا لأن ARMS المصنف تم نقله إلى Arks في 6 أشهر بعد النشر ، فقد ارتبط تراكم المجتمعات البيولوجية على الهياكل خلال فترة ال 6 أشهر الأولى بالحشف الحيوي والتجنيد الطبيعي.

أظهرت بيئة Arks متوسط كثافة ضوء نهارا أعلى (الشكل 6 أ) ، ومتوسط سرعات تدفق أعلى (الشكل 6 ج) ، وتركيزات أقل من الكربون العضوي المذاب (الشكل 6 و) ، وتقلبات أقل في تركيزات الأكسجين المذاب (الشكل 6 ج) من مواقع التحكم القاعية. أظهرت Arks أيضا مجتمعات ميكروبية ذات نسب أعلى من الفيروس إلى الميكروبات مقارنة بمواقع التحكم (الشكل 7 أ) ، مدفوعة بوفرة أعلى من الفيروسات الحرة (الشكل 7C) ووفرة أقل من الميكروبات (الشكل 7 ب) في بيئة Arks في منتصف الماء. كانت المجتمعات الميكروبية على الفلك تتكون ، في المتوسط ، من خلايا أصغر ماديا من المجتمعات الميكروبية في مواقع قاع البحر (الشكل 7 د). لم تكن الاختلافات في درجة الحرارة بين الفلك ومواقع التحكم كبيرة (الشكل 6E). تتوافق جميع الاتجاهات المذكورة أعلاه مع جودة مياه أفضل ومجتمعات ميكروبية أكثر صحة على Arks مقارنة بمواقع التحكم. استمرت هذه الظروف خلال الأشهر ال 6 الأولى من النشر ، والتي تطور خلالها مجتمع بيولوجي ناشئ على Arks من خلال كل من نقل nubbins المرجانية والتجنيد الطبيعي من عمود الماء وشهدت تغييرات متتالية ، وكذلك من خلال إضافة ARMS المصنف على الهياكل في الشهر 6.

بقاء المرجان
تم توزيع مجموعة من الشعاب المرجانية تضم ثمانية أنواع وأشكال مختلفة على Arks ومواقع المراقبة القاعية بعد تركيب Arks (الشهر 0) وبعد إضافة ARMS المصنف في الشهر 6. تم تجزئة المستعمرات الأم الأصلية لكل نوع من أنواع المرجان إلى نوبين (2-8 سم في بعد معين) وربطها بألواح مرجانية من الحجر الجيري (أربعة إلى خمسة نوبين لكل 20 سم2 صفيحة) تم توزيعها بالتساوي في كل من Arks ومواقع التحكم ، مما يضمن تمثيل نفس الأنواع والأنماط الجينية في كل من مواقع Arks في منتصف المياه ومواقع التحكم. تم تقييم بقاء هذه الشعاب المرجانية المنقولة كل 3 أشهر في Arks ومواقع التحكم. بعد تسعة أشهر من نقل المجموعة الأولى من الشعاب المرجانية ، كان المزيد من الشعاب المرجانية لا يزال على قيد الحياة على الفلك (80٪ ، الشكل 8) مقارنة بمواقع التحكم (42٪ ، الشكل 8).

Figure 1
الشكل 1: رسم تخطيطي يوضح المكونات الهيكلية لهيكلين مثبتين بالكامل من هياكل Coral Ark . يتم عرض هياكل Coral Arks على اليسار و "Shell" و "Two-Platform" (يمين) ، جنبا إلى جنب مع طريقتين لتوفير الطفو الإيجابي وطريقتين للتثبيت. اختصار: ARMS = هياكل مراقبة الشعاب المرجانية المستقلة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: تصميم ونشر ونقل وحدات ARMS. (A-D) PVC ARMS و (E-H) الحجر الجيري ARMS من مواقع البذر في قاع البحر إلى Coral Arks. (أ) حقوق الصورة لمايكل بيرومين. (ب) حقوق الصورة لديفيد ليتشواغر. الاختصارات: PVC = كلوريد البوليفينيل. ARMS = هياكل مراقبة الشعاب المرجانية المستقلة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: صور تمثل مراحل نشر Coral Arks ، بما في ذلك النقل إلى الموقع والتركيب الكامل. (A-C) نوع شل و (D-F) أنظمة من نوع منصتين. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: خصائص السحب لهياكل "Shell" Ark بناء على النمذجة واختبار السحب التجريبي والتحقق من صحة المجال بالنسبة لسحب كرة من نفس المقياس التقريبي. "ARK1" و "ARK2" هما هيكلان متطابقان من طراز "شل" أرك مثبتان في نفس الموقع في بييكيس ، بورتوريكو. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: قيم الطفو الصافية المقاسة لاثنين من سفن "شل" في بييكس، بورتوريكو. تظهر سرعة الماء (المحور الأيمن ، الألوان المتوسطة) ، الطفو الصافي (المحور الأيسر ، الألوان الفاتحة) ، والسحب / الشد المحسوب على خط الإرساء (المحور الأيسر ، الألوان الداكنة) ل "Shell" Ark 1 (الأزرق) و "Shell" Ark 2 (الأخضر). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: مقاييس نوعية المياه المرتبطة بسفن "شل" ومواقع التحكم في قاع البحر في بييكس، بورتوريكو، مباشرة بعد التركيب وبعد 6 أشهر من ذلك. (أ) شدة ضوء النهار، (ب) سرعة التيار، (ج، د) الصور الملتقطة بعد 6 أشهر من التركيب، (ه) درجة الحرارة، (و) الكربون العضوي المذاب، (ز) التغيرات في مستويات الأكسجين المذاب في أركس مقابل مواقع التحكم على مدى 6 أشهر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7: المقاييس المرتبطة بالمجتمعات الميكروبية المرتبطة بعمود الماء في سفن "شل" ومواقع التحكم في قاع البحر في بييكس ، بورتوريكو مباشرة بعد التثبيت وبعد 6 أشهر من ذلك. أ: نسبة الفيروس إلى الميكروب، ب: وفرة الخلايا البكتيرية، ج: وفرة الفيروس الحر، د: متوسط حجم الخلية البكتيرية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 8
الشكل 8: نسبة الشعاب المرجانية الباقية على متن سفن "شل" ومواقع التحكم في قاع البحر في بييكيس ، بورتوريكو خلال الأشهر ال 9 الأولى بعد النقل. تمثل الصور حالة صفيحة مرجانية واحدة على Arks (أعلى) وعلى مواقع التحكم القاعية (أسفل) مباشرة بعد النقل (يسار) وبعد 6 أشهر من النقل (يمين). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1: اعتبارات البناء والتصميم المتعلقة ب ARMS. الاختصارات: ARMS = هياكل مراقبة الشعاب المرجانية المستقلة. PVC = كلوريد البوليفينيل. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

الجدول 2: اعتبارات تصميم Coral Arks. الاختصارات: PVC = كلوريد البوليفينيل. ARMS = هياكل مراقبة الشعاب المرجانية المستقلة ؛ HDPE = البولي إيثيلين عالي الكثافة. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

ملف تكميلي. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الملف. 

Discussion

توضح النتائج التمثيلية المعروضة أعلاه أن Coral Arks توفر موطنا وظروفا محسنة لجودة المياه لتجميع مجتمعات الشعاب المرجانية على منصات أبحاث مستقرة في الموقع. تعرض الفلك ومواقع التحكم في قاع البحر على نفس العمق ملامح مختلفة باستمرار لجودة المياه. أدى ارتفاع متوسط سرعات التيار والمسافة الأبعد من الساحل إلى تقليل الترسيب والتعكر في بيئة المياه الوسطى في مواقع Arks (الشكل 6B) ، مما يساهم على الأرجح في انخفاض تركيزات الكربون العضوي المذاب المقاسة على Arks (الشكل 6F). علاوة على ذلك ، أدت هذه التحسينات في وضوح المياه إلى ارتفاع شدة الضوء أثناء النهار على Arks بالنسبة لمواقع التحكم (الشكل 6 أ). تشير التقلبات المنخفضة في الأكسجين المذاب إلى تحسن توافر الأكسجين للشعاب المرجانية على Arks مقارنة بالقاع ، خاصة في الليل (الشكل 6G). ارتبطت جميع هذه المقاييس بالتحسينات في بقاء المرجان 42 ، والنمو43،44،45 ، والتعافي من الإجهاد46،47 في العمل السابق ويمكن ربطها بنتائج البقاء المعززة للشعاب المرجانية المنقولة إلى Arks مقارنة بمواقع التحكم القاعية (الشكل 8 ). وحقيقة أن هذه الظروف لا تزال قائمة حتى بعد تراكم الكتلة الأحيائية الكبيرة من خلال الحشف الحيوي تشير إلى أن عمليات التوظيف الطبيعية لا تقلل من خصائص نوعية المياه المحسنة في بيئة المياه المتوسطة. تم نشر Arks على بعد 3 كيلومترات من الشاطئ من مواقع المراقبة القاعية ومن المحتمل أن تستفيد من انخفاض مدخلات الرواسب المشتقة من الأرض ، والمغذيات ، وربما ضغوط الصيد التي تتحدى المواقع القريبة من الشاطئ. قد يوفر تحديد مواقع Arks في المناطق ذات المياه النظيفة والتأثير البشري المنخفض (مثل البحرية) بيئة أفضل من المناطق الساحلية المتأثرة بشدة لنشر التنوع البيولوجي للشعاب المرجانية للتجارب على مستوى الميزوكوزم.

كما أشارت النتائج الأولية إلى أن أركس المياه الوسطى شهدت قدرا أقل من الميكروبات ، وهي عملية شعاب مرجانية مركزية مرتبطة بتدهور موائل الشعاب المرجانية القاعية4،48. تم تحديد المدخلات الغذائية العالية والصيد الجائر كمحركات لحلقات التغذية المرتدة الغذائية على مستوى الشعاب المرجانية التي تتكاثر فيها المجتمعات الميكروبية غير المستقرة بقوة ، مما يؤدي إلى سحب الجهاز التنفسي للأكسجين المتاح الأيض وزيادة حدوث مسببات الأمراض المرجانية في القاع6،49،50،51 . يشير انخفاض وفرة الفيروسات الحرة على الشعاب المرجانية الميكروبية ، والتي تعمل كعنصر تحكم أولي في نمو المجتمع الميكروبي ، إلى انهيار في البنية الغذائية التي تفضل المزيد من التوسع الميكروبي52. كانت الميكروبات المرتبطة بعمود الماء على الفلك أقل وفرة (الشكل 7 ب) وأصغر جسديا (الشكل 7 د) مما كانت عليه في مواقع قاع البحر. أظهرت Arks أيضا نسب أعلى من الفيروس إلى الميكروبات (الشكل 7A) ، ووفرة الفيروسات الحرة (الشكل 7C) ، وتوافر الأكسجين المذاب ، خاصة في الليل (الشكل 6G). تشير هذه النتائج مجتمعة إلى أن بيئة المياه الوسطى أظهرت إمكانات أقل للميكروبات مقارنة بمواقع قاع البحر. توفر Arks ، مثل mesocosms التي يمكن تغيير الظروف البيئية ببساطة عن طريق التعديل الرأسي في عمود الماء ، فرصة للتخفيف من الآليات الميكروبية والجزيئية لتدهور الشعاب المرجانية ومواصلة استكشافها.

تم اختيار المجالات الجيوديسية ذات ترددين مختلفين لتصميم Coral Arks المعروضة هنا (الشكل 1). يشير التردد الجيوديسي (1V ، 2V ، 3V) إلى عدد العناصر الفرعية المتكررة في المجال الجيوديسي ، مع ترددات أعلى تتوافق مع عدد أكبر من العناصر الفرعية الثلاثية. من منظور هيكلي ، يوزع متعدد الوجوه الجيوديسي الضغط الميكانيكي في جميع أنحاء الهيكل ، مما يؤدي إلى قوة فطرية عالية لحجمها53,54. توفر هذه الخصائص متانة عالية وطول العمر ولكنها تأتي على حساب السحب الهيدروديناميكي العالي ، مما قد يؤدي إلى زيادة الأحمال على نظام الإرساء. من منظور الموائل ، يمثل السحب الناتج عن نظام Ark مؤشرا على انتشار الزخم داخل الهيكل ، وبالتالي درجة تقليل التدفق المحيط الداخلي. تشير النتائج النموذجية والمثبتة تجريبيا إلى انخفاض بنسبة 40٪ -70٪ في سرعة التدفق داخل "Shell" Arks بالنسبة إلى مجال التدفق المحيط بسبب توليد التدفق المضطرب داخل الهياكل (انظر القسم 6 من الملف التكميلي 1). في حين أن المستوى الأمثل لتقليل التدفق الداخلي غير واضح (ويختلف باختلاف التردد الجيوديسي) ، فإن مناطق التدفق المنخفض داخل الهيكل مهمة لإنشاء موائل متخصصة 55,56 ، وإعادة تمعدن العناصر الغذائية 57,58 ، وتعزيز الاحتفاظ باليرقات واستقرارها 59,60 . بشكل عام ، تتطلب الهياكل الجيوديسية الأكبر والأعلى ترددا ، لا سيما في مواقع التركيب الأكثر تعرضا ، أنظمة تثبيت ذات قدرة احتفاظ أعلى والمزيد من التكرار المدمج في التصميم الهيكلي.

تطابقت نتائج القياسات الميدانية لمكون السحب للتوتر على نظام إرساء "Shell" Ark بشكل وثيق مع النتائج الناتجة عن تقديرات القطر النموذجية والتجريبية (الشكل 4) وكانت ضمن نطاقات التصميم المتوقعة. تشير هذه النتائج إلى أن افتراضات النموذج الهيدروديناميكي صحيحة وأن النموذج يمكنه التنبؤ بقوى السحب على نطاقات تيار الخلفية. ومع ذلك ، في حين أن الانحرافات في البيانات النموذجية والتجريبية كانت صغيرة ، فإن نطاق التدفقات خلال فترة الاختبار ، والتي كانت نموذجية لسرعات التدفق المحيطة غير العاصفة في الموقع ، لم تمكن من التحقق الدقيق من طيف النمذجة الكامل. عند التنبؤ بمتطلبات تصميم أنظمة Coral Arks ، يجب الجمع بين جهود النمذجة ومعلومات عن تواتر العواصف والتعرض في مواقع النشر المخطط لها لتصميم الهياكل وأنظمة الإرساء التي يمكن أن تنجو من القوى الهيدروديناميكية المتوقعة. يمكن استخدام أعمال النمذجة المقدمة هنا لتصميم أنظمة Ark في مواقع أخرى بأقل قدر من المدخلات (حجم Ark المطلوب والتردد ومتوسط سرعات التيار في موقع النشر) من خلال توفير معاملات السحب وأقصى قدر من القوى المتوقعة على نظام الإرساء والإرساء.

أنظمة Arks و ARMS معيارية ويمكن بناؤها بمقاييس مختلفة وبمواد بديلة عن تلك الموصوفة هنا. على الرغم من أن طول عمرها النهائي لم يتم تحديده بعد ، فقد تم تصميم Coral Arks لدورة حياة تقارب 10 سنوات. يؤثر التركيب المادي ل Arks و ARMS على طول عمر الهياكل ، ووزن الأنظمة ، وبالتالي ، الطفو المطلوب لتعويض الوزن وقد يؤثر على استجابة مجتمعات التلوث المبكرة (الملف التكميلي 1-الشكل S7). على سبيل المثال ، يوفر الحجر الجيري ركيزة طبيعية أكثر للاستعمار البيولوجي على ARMS ويتم الحصول عليه بسهولة وبتكلفة زهيدة في معظم جزر الشعاب المرجانية الكربونية ، ولكنه أكثر هشاشة وأثقل من المواد الأخرى مثل PVC والألياف الزجاجية. يجب مراعاة هذه العوامل مقابل الخصائص الخاصة بالموقع لتصميم أنظمة ARMS و Arks وأنظمة الإرساء التي تعالج نتائج المشروع المرجوة على أفضل وجه.

يجب أيضا اختيار مواقع نشر Coral Arks بناء على أهداف المشروع المقصودة (أي البحث أو التخفيف أو الترميم). تشمل العوامل التي يجب مراعاتها لاختيار الموقع الوصول إلى المواد ، وحالة أو حالة الشعاب المرجانية ، والاستثمار / المشاركة المجتمعية ، ومحدودية الموارد ، والدعم المؤسسي ، ومتطلبات التصريح. قد توفر Coral Arks فرصا لتلبية الاحتياجات المحددة في المواقع التي (1) تحتوي على شعاب مرجانية حية في حالة سيئة نسبيا وستستفيد من أنشطة الاستعادة لتعزيز تجنيد المرجان أو الغطاء المرجاني أو حماية السواحل أو الموارد الغذائية البشرية ؛ (2) الحاجة إلى نقل الشعاب المرجانية إلى موقع آخر ، وهو ما قد يحدث ، على سبيل المثال ، عندما تكون هناك متطلبات قانونية لنقل الشعاب المرجانية الحية من عناصر الحطام المقرر إزالتها (في هذه المواقع ، يمكن استخدام Coral Arks بالتعاون مع أو لدعم جهود الاستعادة والزرع الحالية لتحسين نتائج النقل) ؛ (3) تتطلب البحث في تقنيات الحفظ والاستعادة الجديدة باستخدام Coral Arks لتحسين نجاح الجهود المحلية ؛ أو (4) لها ظروف محلية متميزة بما فيه الكفاية (أي حجم مختلف من التأثير البشري) ، مما يعني أن mesocosms الموحدة يمكن أن تسفر عن مقارنات ذات مغزى حول عمليات وتدخلات الشعاب المرجانية. ستختلف النهج المحددة لرصد جوانب النظام البيئي ل Coral Arks مثل النمو البيولوجي والتنوع وكيمياء المياه بين المشاريع بناء على أهداف المشروع والمتغيرات الخاصة بالموقع. ويرد مخطط تمثيلي للرصد العلمي لأركس المرجان الذي أجري حتى الآن في القسم 5 من الملف التكميلي 1.

يمكن أن يستوعب تصميم هياكل Coral Arks الشعاب المرجانية من أي نوع وحجم وعمر تقريبا ويجب أن يوفر ظروفا محسنة بالنسبة لتلك الموجودة على قاع الشعاب المرجانية المضطربة. اعتمادا على معدلات النمو والتكلس التي لوحظت في نظام معين ، قد تكون هناك حاجة لإضافة طفو إيجابي إلى هياكل Arks للتعويض عن النمو البيولوجي وتقليل مخاطر الغرق. يمكن وزن هياكل المياه المتوسطة الطافية بشكل إيجابي باستخدام خلية تحميل التوتر / الضغط ، أو مقياس الإجهاد ، لتحديد ما إذا كان وزن المجتمع في الماء يتزايد (الشكل 5). يمكن أن تكمل القياسات الدورية أو طويلة الأجل باستخدام خلية الحمل مقاييس نمو المرجان الأخرى ذات الدقة الدقيقة لتوليد مقياس للنمو / التكلس على مستوى المجتمع وقد تم تضمينها كمهمة صيانة منتظمة لتحديد ما إذا كان النظام لديه طفو إيجابي كاف للتعويض عن هذا النمو البيولوجي بمرور الوقت. في حالة عدم إمكانية مراقبة أو صيانة الفلك المثبت ، يمكن نقله و / أو إزالة الطفو للسماح بربط الفلك بإحكام بالقاع.

توفر الطرق الموضحة هنا للباحثين مجموعة أدوات متعددة الاستخدامات لتجميع مجتمعات الشعاب المرجانية في المياه الوسطى التي يمكن تحديد موقعها في مواقع ذات جودة مياه محسنة. من خلال تغيير عمق أو موقع هياكل Arks ، يمكن ربط التغييرات في معلمات جودة المياه تجريبيا بالتغيرات في هيكل مجتمع الشعاب المرجانية والمسارات المتتالية. تسمح ميزة التصميم هذه للباحثين باستغلال المساحة الوفيرة وغير المستغلة في بيئة المياه الوسطى لتجميع ودراسة الشعاب المرجانية. ويوفر استخدام نظام إدارة الثروات والمخلفات الزراعية لنقل التنوع البيولوجي الخفي وتقديم "دفعة" للتوظيف الطبيعي لللافقاريات المتنقلة التي ترعى حلا وظيفيا للحد من الحشف الحيوي للطحالب، وبالتالي المنافسة القاعية على الشعاب المرجانية. إن استخدام هياكل أخذ العينات الراسخة والموحدة كمكونات لهذا النظام يوفر قيمة مضافة من خلال تمكين الرصد طويل الأجل للمجتمعات المشفرة على Arks ومقارنتها بمجموعات البيانات التي تم إنشاؤها باستخدام ARMS كأداة عالمية لتعداد التنوع البيولوجي.

يمكن أن تكون Coral Arks بمثابة منصة أكثر شمولية وتكاملا وذاتية التنظيم لنشر الكتلة الحيوية المرجانية واللافقاريات التي يمكن بعد ذلك زرعها في الشعاب المرجانية المتدهورة القريبة ويمكن أن توفر ملاذا آمنا للشعاب المرجانية للنمو والتكاثر في ظروف نوعية المياه المحسنة. كما هو موضح حاليا في بورتوريكو ، يمكن أن تسفر Arks عن نتائج بقاء محسنة لمشاريع التخفيف التي تنطوي على نقل الشعاب المرجانية والتنوع البيولوجي للشعاب المرجانية من عناصر الحطام أو المناطق المتدهورة. الفلك لها أهمية في المشاريع طويلة الأجل كطريقة لاستبدال الموائل لمجموعات الأسماك ، واختبار استراتيجيات الحفظ الجديدة ، والحفاظ على التنوع البيولوجي للشعاب المرجانية الأصلية. في هذه العملية ، توفر Arks أدوات متعددة الاستخدامات لإجراء دراسات في الموقع لتجمعات الشعاب المرجانية والتعاقب البيئي وقد تولد رؤى جديدة حول اتصال الشعاب المرجانية.

Disclosures

ليس للمؤلفين مصالح مالية متنافسة أو تضارب مصالح آخر.

Acknowledgments

نشكر مارك فيرميج وكريستين مارهافر ومؤسسة أبحاث كارمابي في كوراساو على توفير الموارد والدعم والبصيرة لهذا المشروع. ونشكر برنامج ترميم بييكس الأطلسي التابع للتحالف الوطني لمصائد الأسماك في المحيط الأطلسي وفريق جاكوبس الهندسي على ما قدموه من دعم لوجستي وتقني كبير في تركيب وصيانة ورصد أركس المرجانية في بييكس. نحن ممتنون أيضا لمايك أنغيرا ، وتوني لوك ، وسينثيا سيلفيرا ، وناتاشا فارونا ، وأندريس سانشيز كوينتو ، ولارس تير هورست ، وبن داربي لمساعدتهم ومساهمتهم البناءة في هذا المجال. تم تمويل هذا البحث من قبل جائزة محقق التكافل المائي لمؤسسة جوردون وبيتي مور إلى FLR وبرنامج شهادة تكنولوجيا الأمن البيئي التابع لوزارة الدفاع (RC20-5175).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PVC ARMS
316 Stainless Steel Hex Head Bolt, Partially Threaded, 8" length, 1/4"-20 Thread Size McMaster Carr 92186A569 Bolts for PVC ARMS assembly
Per unit: 4x
316 Stainless Steel Hex Nut, Super-Corrosion-Resistant, 1/4"-20 Thread Size McMaster Carr 94805A029 Nuts for PVC ARMS assembly
Per unit: 8x
316 Stainless Steel Nylon-Insert Locknut, Super-Corrosion-Resistant, 1/4"-20 Thread Size McMaster Carr 90715A125 Locknuts for PVC ARMS assembly
Per unit: 4x
316 Stainless Steel Washer for 1/4" Screw Size, 0.281" ID, 0.625" OD McMaster Carr 90107A029 Washers for PVC ARMS assembly
Per unit: 8x
Nylon Unthreaded Spacers - 1/2" Long, 1/2" OD, Black McMaster Carr 90176A159 Nylon spacers for PVC ARMS assembly
Per unit: 20x
PVC Sheet Type 1, 0.25" Thick, Gray McMaster Carr 8747K215 PVC for ARMS stacking plates. See Supplemental File 1-Figure SI 4.
Per unit: 9x
Refers to drawing: Yes
PVC Sheet Type 1, 0.5" Thick, Gray McMaster Carr 8747K217 PVC for ARMS baseplates. See Supplemental File 1-Figure SI 1.
Per unit: 1x
Refers to drawing: Yes
PVC Sheet Type 1, 0.5" Thick, Gray McMaster Carr 8747K217 PVC for ARMS long cross spacers. See Supplemental File 1-Figure SI 2.
Per unit: 4x
Refers to drawing: Yes
PVC Sheet Type 1, 0.5" Thick, Gray McMaster Carr 8747K217 PVC for ARMS short cross spacers. See Supplemental File 1-Figure SI 3.
Per unit: 8x
Refers to drawing: Yes
Ratcheting Combination Wrench, 7/16" McMaster Carr 5163A15 Wrenches to secure PVC ARMS hardware
Per unit: 2x
Rebar, 3-ft Lengths, 1/2" Thick McMaster Carr 7480N115 Rebar stakes to secure PVC ARMS to benthos. Mallet required.
Per unit: 4x
Sequentially Numbered Metal Tags McMaster Carr 2208N349 Numbered tags for ARMS ID
Per unit: 1x
Limestone ARMS
DeWalt Wet Tile Saw Home Depot D24000S Cut limestone tile into stackable pieces
Per unit: 1x
Lift Bag, 50 lb Capacity Amazon B07GCNGRDR Lift bag for transport of Limestone ARMS to benthos
Per unit: 1x
Milk Crate, Heavy Duty, 13" x 19" x 11" Amazon B06XGBDJMD Crate for transport of Limestone ARMS to benthos
Per unit: 1x
Natural Limestone or Travertine Tile (Unfilled) - 12" x 12" Bedrosians Tile & Stone TRVSIENA1212T Base material for Limestone ARMS layers and stacking pieces. See Supplemental File 1-Figure SI 7 and Figure SI 8.
Per unit: 10x
Refers to drawing: Yes
PC-11 Epoxy Adhesive Paste, Two-Part Marine Grade Amazon B008DZ1864 Two-part epoxy for Limestone ARMS assembly
Shell Ark
Downline: 1" Nylon, 6' length thimble-to-thimble with stainless sailmaker thimble at top, heavy duty galvanized thimble at bottom West Marine Custom Nylon mooring line for attaching Ark mooring bridle to anchor system.
Per unit: 1
Main structure: 105-B Epoxy West Marine (made by West System) 318352 Epoxy to seal foam in struts. 
Main structure: 205-B Hardener West Marine (made by West System) 318378 Epoxy to seal foam in struts. 
Mooring bridle: 3-1/8" X 2" small diamond base padeye with 7/8" bail West Marine (Made by Harken) 130560 Padeyes for attaching mooring system to Ark base.
Per unit: 5
Main structure: 3/4" H-80 Divinycell Closed-Cell Foam, Plain Sheet 48" x 96" Fiberglass Supply L18-1110 Buoyant foam for struts. Cut foam into 1.5" wide strips, 15.5" long for S1 struts and 19" long for S2 struts, add to struts.
Per unit: 120
Downline: 3/4" Stainless Masterlink Lift-It (Made by Suncor) S0652-0020 Masterlink, connects top of swivel to lower portion of 5-point mooring bridle.
Per unit: 1
Mooring bridle: 3/8" Stainless Long D Shackles with Captive Self-Locking Pin West Marine (Made by Wichard) 116293 High-strength shackles to connect pad eyes to mooring system.
Per unit: 5
Main structure: 316 SS, Pan Head Phillips Screw, 1/4-20, 3" Long McMaster Carr 91735A385 Bolts to attach hull anodes to stainless struts
Per unit: 2
ARMS attachments: 316 Stainless Steel Nylon-Insert Locknut, Super-Corrosion-Resistant, 1/2"-13 Thread Size McMaster 90715A165 Locknuts for attaching ARMS to ARMS mounting baseplates (8 per unit)
Per unit: 80
ARMS Baseplates: 316 Stainless Steel Nylon-Insert Locknut, Super-Corrosion-Resistant, 1/4"-20 Thread Size McMaster 90715A125 Locknuts for ARMS mounting baseplates (struts and Stars)
Per unit: 600
Coral plate baseplates: 316 Stainless Steel Nylon-Insert Locknut, Super-Corrosion-Resistant, 1/4"-20 Thread Size McMaster 90715A125 Locknuts for attaching coral plate baseplates to struts
Per unit: 600
Coral plate attach: 316 Stainless Steel Nylon-Insert Locknut, Super-Corrosion-Resistant, 1/4"-20 Thread Size McMaster 90715A125 Locknuts to attach coral plates to baseplates
Per unit: 80
Mooring bridle: 316 Stainless Steel Nylon-Insert Locknut, Super-Corrosion-Resistant, 1/4"-20 Thread Size McMaster 90715A125 Padeye locknuts for attaching pad eyes to struts.
Per unit: 20
Main structure: 316 Stainless Steel Nylon-Insert Locknut, Super-Corrosion-Resistant, 10-32 Thread Size McMaster 90715A115 Locknuts for star-strut connections
Per unit: 475
Main structure: 316 Stainless Steel Pan Head Phillips Screw, 10-32 Thread, 2-1/2" Long McMaster 91735A368 Bolts for star-strut connections
Per unit: 475
Mooring bridle: 316 Stainless Steel Phillips Flat Head Screws, 1/4"-20 Thread Size, 2-3/4" Long McMaster 91500A341 Padeye bolts for attaching pad eyes to struts.
Per unit: 15
ARMS Baseplates: 316 Stainless Steel Phillips Flat Head Screws, 1/4"-20 Thread Size, 3" Long McMaster 91500A554 Bolts for attaching ARMS mounting baseplates to Stars
Per unit: 475
Mooring bridle: 316 Stainless Steel Phillips Flat Head Screws, 1/4"-20 Thread Size, 3" Long McMaster 91500A554 Padeye bolts for attaching pad eyes through struts & Stars.
Per unit: 5
Mooring bridle: 316 Stainless Steel Screw-Pin Shackle - for Lifting, 1/2" Thick McMaster 3583T15 Shackles to connect lower bridle thimbles to small links on Masterlink.
Per unit: 5
ARMS attachments: 316 Stainless Steel Split Lock Washer for 1/2" Screw Size, 0.512" ID, 0.869" OD McMaster 92147A033 Lock washers for attaching ARMS to ARMS mounting baseplates (4 per unit)
Per unit: 40
ARMS attachments: 316 Stainless Steel Washer for 1/2" Screw Size, 0.531" ID, 1.25" OD McMaster 90107A033 Backing washers for attaching ARMS to ARMS mounting baseplates (4 per unit)
Per unit: 40
ARMS Baseplates: 316 Stainless Steel Washer for 1/4" Screw Size, 0.281" ID, 0.625" OD McMaster 90107A029 Washers for attaching ARMS mounting baseplates to struts
Per unit: 40
Coral plate baseplates: 316 Stainless Steel Washer for 1/4" Screw Size, 0.281" ID, 0.625" OD McMaster 90107A029 Washers for attaching coral plate baseplates to struts
Per unit: 40
Coral plate attach: 316 Stainless Steel Washer for 1/4" Screw Size, 0.281" ID, 0.625" OD McMaster 90107A029 Washers to attach coral plates to baseplates
Per unit: 160
Main structure: 316 Stainless Steel Washer for Number 10 Screw Size, 0.203" ID, 0.438" OD McMaster 90107A011 Washers for star-strut connections
Per unit: 475
Buoyancy: 316 Stainless Steel Washer, 1" Screw Size, 2" OD McMaster 90107A038 Large washers for central rod (2 per float)
Per unit: 22
ARMS attachments: 316 Stainless Steel Washer, Oversized, 1/2" Screw, 1.5" OD, 0.052"- 0.072" Thickness McMaster 91525A145 Oversized washers for attaching ARMS to ARMS mounting baseplates (4 per unit)
Per unit: 40
Coral plates: 3M Marine Adhesive Sealant - Fast Cure 5200  McMaster 67015A44 Adhesive to glue limestone tiles to PVC coral baseplates. Drill out corners with masonry bit. 
Buoyancy: 3M Marine Adhesive Sealant - Fast Cure 5200  McMaster 67015A44 Adhesive for securing fiberglass threaded rods into trawl floats
Per unit: 2
Mooring bridle: 5/8" Dyneema with Stainless Sailmakers Thimbles at Top and Bottom West Marine Custom 5-leg mooring bridle for attaching Ark to downline.
Per unit: 5
Downline: Clevis-to-Clevis Swivel - Not for Lifting, 316 Stainless Steel, 6-7/32" Long McMaster 37405T29 Swivel, bottom connects to top of downline, top connects to large link in Masterlink.
Per unit: 1
Buoyancy: Fiberglass Hex Nut, 1"-8 Thread Size McMaster 91395A038 Fiberglass hex nuts for securing fiberglass threaded rods into trawl floats
Per unit: 30
Buoyancy: Fiberglass Threaded Rod, 1"-8 Thread Size, 8 Feet Long McMaster 91315A238 Fiberglass threaded rod to attach float to Ark. See Supplemental File 1-Figure SI 16.
Per unit: 10
Refers to drawing: Yes
Anchor system: Galvanized Alloy Steel Shackle with Screw Pin - for Lifting, 1/2" Thick McMaster 3663T42 Middle shackle from chain to pear link.
Per unit: 3
Anchor system: Galvanized Alloy Steel Shackle with Screw Pin - for Lifting, 3/4" Thick McMaster 3663T44 Upper large shackle to connect pear link to lower downline thimble.
Per unit: 1
Anchor system: Galvanized Alloy Steel Shackle with Screw Pin - for Lifting, 3/4" Thick McMaster 3663T44 Anchor shackle.
Per unit: 3
Anchor system: Galvanized Alloy Steel Shackle with Screw Pin - for Lifting, 3/8" Thick McMaster 3663T51 Shackle to connect chain to upper middle shackle.
Per unit: 3
Anchor system: Galvanized Alloy Steel Shackle with Screw Pin - for Lifting, 3/8" Thick McMaster 3663T51 Lower small shackle to connect chain and anchor shackle.
Per unit: 3
Install & Tools: HARKEN–57mm Carbo Air® Triple Block West Marine 200076 Top of block and tackle
Per unit: 1
Install & Tools: HARKEN–57mm Carbo Air® Triple Block with Becket and Cam West Marine 1171644 Base of block and tackle
Per unit: 1
ARMS Baseplates: Heat-Shrink Tubing, 0.50" ID Before Shrinking McMaster 7856K47 Heatshrink for non-slip. Cut into 1.5" lengths, slide over a SS u-bolt bracket and use heat gun to tighten onto bracket.
Per unit: 20
Coral plate baseplates: Heat-Shrink Tubing, 0.50" ID Before Shrinking McMaster 7856K47 Heatshrink for non-slip. Cut into 1.5" lengths, slide over a SS u-bolt bracket and use heat gun to tighten onto bracket.
Per unit: 40
Buoyancy: Heatshrink for covering threaded rods before mounting in floats, 14" sections McMaster 7856K66 Heatshrink for non-slip. Cut into 14" lengths. Slide onto fiberglass rods with 1" exposed on one end and 2-1/4" exposed on the other. Use heat gun to shrink until snug.
Per unit: 11 
Anchor system: High-Strength Grade 40/43 Chain-Not for Lifting, Galvanized Steel, 5/16 Trade Size McMaster 3588T23 Chain to connect anchors and downline.
Per unit: 3
Install & Tools: LOW-STRETCH ROPE, 7/16" DIAMETER McMaster 3789T25 Rope for block and tackle
Per unit: 250
ARMS Baseplates: Marine-Grade Moisture-Resistant HDPE, 48" x 48", 1/2" Thick McMaster 9785T82 Sheeting for ARMS mounting baseplates. See Supplemental File 1-Figure SI 13.
Per unit: 10
Refers to drawing: Yes
Coral plate baseplates: Marine-Grade Moisture-Resistant HDPE, 48" x 48", 1/2" Thick McMaster 9785T82 Sheeting for coral plate baseplates. See Supplemental File 1-Figure SI 14. 
Per unit: 20
Refers to drawing: Yes
Mooring bridle: Martyr Collar Anode Zinc 3/4" x 2 1/8" x 2 1/8" West Marine 5538715 Sacrificial anodes for Masterlinks on mooring lines
Per unit: 2
Main structure: Martyr Hull Anode Zinc 6 1/4" x 2 3/4" x 5/8" West Marine 484998 Sacrificial anodes for stainless struts at Ark base
Per unit: 3
ARMS Baseplates: Mounting Plate for 1/4"-20 Thread Size, 2" ID 304 Stainless Steel U-Bolt McMaster 8896T156 Bracket plate w/heatshrink, for attaching ARMS mounting baseplates to struts
Per unit: 6
Coral plate baseplates: Mounting Plate for 1/4"-20 Thread Size, 2" ID 304 Stainless Steel U-Bolt McMaster 8896T156 Bracket plate w/heatshrink, for attaching coral plate baseplates to struts
Per unit: 40
Main structure: N1 Stars, 316 SS, 5mm Thick Connectors for DIY VikingDome F2 Sphere, modified  Viking Dome ICO2-AISI N1 Stars modified for central rod. Machine/weld connections to insert top and bottom of unthreaded fiberglass structural rod. See Supplemental File 1-Figure SI 10.
Per unit: 2
Main structure: N1 Stars, 316 SS, 5mm Thick Connectors for DIY VikingDome F2 Sphere, unmodified Viking Dome ICO2-AISI Unmodified N1 Stars for Ark assembly. See Supplemental File 1-Figure SI 10
Per unit: 10
Refers to drawing: Yes
Main structure: N2 Stars, 316 SS, 5mm Thick Connectors for DIY VikingDome F2 Sphere, modified Viking Dome ICO2-AISI N2 Stars modified for floats. Drill larger center hole to accommodate 1" threaded fiberglass rod.
Per unit: 10
Main structure: N2 Stars, 316 SS, 5mm Thick Connectors for DIY VikingDome F2 Sphere, modified Viking Dome ICO2-AISI N2 Stars modified for pad eyes. Drill larger bolt hole (bit - 1/4") on outer hole of one arm for Padeye connector.
Per unit: 5 
Main structure: N2 Stars, 316 SS, 5mm Thick Connectors for DIY VikingDome F2 Sphere, unmodified Viking Dome ICO2-AISI Unmodified N2 Stars for Ark assembly
Per unit: 15
Anchor system: Pear-Shaped Link - Not for Lifting, Galvanized Steel, 3/4" Thick McMaster 3567T34 Link to connect 3x 1/2" shackles to upper large shackle.
Per unit: 1
Install & Tools: Phillips Screwdriver, Size No. 2 McMaster Carr 5682A28 Tighten down locknuts on star-strut bolts
Per unit: 1
Coral plates: PVC Sheet Type 1, Gray, 48" x 48", 1/4" Thick McMaster 8747K194 PVC baseplates for coral plates. See Supplemental File 1-Figure SI 4.
Per unit: 20
Refers to drawing: Yes
Install & Tools: Ratcheting Combination Wrench, 3/4" McMaster Carr 5163A21 Attach ARMS to ARMS mounting baseplates
Per unit: 2
Install & Tools: Ratcheting Combination Wrench, 3/8" McMaster Carr 5163A14 Tighten down locknuts on star-strut bolts
Per unit: 2
Install & Tools: Ratcheting Combination Wrench, 7/16" McMaster Carr 5163A15 Attach coral plates to coral plate baseplates
Per unit: 2
Install & Tools: Round Bend-and-Stay Multipurpose Stainless Steel Wire, 0.012" diameter, 645 feet McMaster 9882K35 Wire for mousing stainless shackles
Per unit: 1
Main structure: S1 Struts - Structural FRP Fiberglass Square Tube, 2" Wide x 2" High Outside, 1/4" Wall Thickness McMaster 8548K34 Fiberglass S1 Struts. Cut to 20.905" long (531 mm), drill bolt holes (bit - 7/32"), fill w/ divinycell foam & epoxy. See Supplemental File 1-Figure SI 9
Per unit: 55
Refers to drawing: Yes
Main structure: S1 Struts (SS) - Corrosion-Resistant 316/316L Stainless Steel Rectangular Tube, 0.12" Wall Thickness, 2" x 2" Outside McMaster 2937K17 Stainless S1 Struts. Cut to 20.905" long (531 mm), drill bolt holes (bit - 1/4"). See Supplemental File 1-Figure SI 9.
Per unit: 5
Refers to drawing: Yes
Main structure: S2 Struts - Structural FRP Fiberglass Square Tube, 2" Wide x 2" High Outside, 1/4" Wall Thickness McMaster 8548K34 Fiberglass S2 Struts. Cut to 24.331" long (618 mm), drill bolt holes (bit - 7/32"), fill w/ divinycell foam & epoxy. See Supplemental File 1-Figure SI 9.
Per unit: 60
Refers to drawing: Yes
Anchor system: Skrew SK2500  Spade Anchor USA SK2500 Two-plate sand screw anchors
Per unit: 3
Coral plates: Stainless Steel Washers for 1/4" Screw Size, 0.281" ID, 0.625" OD McMaster 90107A029 Numbered tags for coral plates. Stamp SS washers with numbered stamps and glue to coral plate for later ID.
Per unit: 100 
Main structure: Structural FRP Fiberglass Rod, 10 Feet Long, 1" Diameter McMaster 8543K26 Central fiberglass rod, cut to Ark diameter
Per unit: 1
ARMS attachments: Super-Corrosion-Resistant 316 Stainless Steel Hex Head Screw, 1/2"-13 Thread Size, 1-3/4" Long McMaster 93190A718 Bolts for attaching ARMS to ARMS mounting baseplates (4 per unit)
Per unit: 40
Coral plate attach: Super-Corrosion-Resistant 316 Stainless Steel Hex Head Screw, 1/4"-20 Thread Size, 2" Long, Fully Threaded McMaster 93190A550 Bolts to attach coral plates to baseplates
Per unit: 80
ARMS Baseplates: Super-Corrosion-Resistant 316 Stainless Steel Hex Head Screw, 1/4"-20 Thread Size, 3-1/2" Long McMaster 92186A556 Bolts for attaching ARMS mounting baseplates to struts
Per unit: 40
Coral plate baseplates: Super-Corrosion-Resistant 316 Stainless Steel Hex Head Screw, 1/4"-20 Thread Size, 3" Long, Partially Threaded McMaster 92186A554 Bolts for attaching coral plate baseplates to struts
Per unit: 160
Buoyancy: TFLOAT 14" CENTERHOLE OR 437FM, modified Seattle Marine YUN12B-8  14" trawl floats for mounting to Stars. Slide fiberglass rod with heat shrink through trawl float. Add stainless washer and fiberglass hex nut on both sides. Seal washers with 3M 5200. Tighten nuts down.  See Supplemental File 1-Figure SI 16.
Per unit: 11
Refers to drawing: Yes
Buoyancy: TFLOAT 14" CENTERHOLE OR 437FM, unmodified Seattle Marine YUN12B-8  14" trawl float
Per unit: 2
ARMS Baseplates: Thick-Wall Dark Gray PVC Pipe for Water, Unthreaded, 1/4 Pipe Size, 5 Feet Long McMaster 48855K41 Star standoffs for attaching ARMS mounting baseplates to Stars. Cut to 1.75" long sections.
Per unit: 40
Coral plates: Unfilled, Natural Travertine Flooring Tile, 16" x 16" Home Depot 304540080 Limestone tiles for coral plates. Cut to 9" x 9" tiles using wet tile saw.
Per unit: 20
Buoyancy: Vibration-Damping Routing Clamp, Weld mount, Polypropylene with Stainless Steel Plates, 1" ID McMaster 3015T47 Attachment for central rod and float
Per unit: 1
Buoyancy: Water- and Steam-Resistant Fiberglass Washer for 1" Screw Size, 1.015" ID, 1.755" OD McMaster 93493A110 Fiberglass washers for securing fiberglass threaded rods into trawl floats
Per unit: 20
Install & Tools: Zinc-Galvanized Steel Wire, 0.014" diameter, 475 feet long McMaster 8872K19 Wire for mousing galvanized shackles
Per unit: 1
Two Platform Ark
Downline: 1" Nylon, 15' length thimble-to-thimble with SS Sailmaker Thimble spliced at top, galvanized thimble spliced at bottom West Marine Custom Runs from bottom of swivel shackle (SS) to top of anchor system (galvanized)
Per unit: 1x
Downline: 1/2" Spectra Rope with SS316 Sailmakers Thimbles Spliced at Top and Bottom West Marine Custom Runs from bottom of Ark to top of swivel shackle.
Per unit: 2x
Buoyancy: 1/2" Spectra Rope with SS316 Sailmakers Thimbles Spliced at Top and Bottom West Marine Custom Connects mooring buoy to top eye on Ark
Per unit: 2x
Main structure: 3/8 x 36 Inch SS Thimble Eye Swages and 5/8 Jaw-Jaw Turnbuckle Cable Assembly Pacific Rigging & Loft Custom Custom rigging system with turnbuckle, 3/8" SS wire rope swaged into PVC end caps
Per unit: 1x
Main structure: 304 SS U-Bolt with Mounting Plate, 1/4"-20, 2" ID McMaster Carr 8896T123 For joining fiberglass platforms using I-beams
Per unit: 10x
Main structure: 316 SS Hex Nut, 1/4"-20 McMaster Carr 94804A029 For locking struts in hubs
Per unit: 120x
Main structure: 316 SS Nylon-Insert Locknut, 1/4"-20 McMaster Carr 90715A125 For locking struts in hubs
Per unit: 240x
Main structure: 316 SS Pan Head Phillips Screw, 1/4"-20 Thread, 2.5" Long McMaster Carr 91735A384 For locking struts in hubs
Per unit: 120x
Downline: 316 SS Safety-Pin Shackle, 1/2" Thick McMaster Carr 3860T25 Connect Ark bottom eye to 1/2" Spectra rope.
Per unit: 1x
Buoyancy: 316 SS Safety-Pin Shackle, 1/2" Thick McMaster Carr 3860T25 Connects bottom of 1/2" rope to top Ark eye
Per unit: 2x
Buoyancy: 316 SS Safety-Pin Shackle, 7/16" Thick McMaster Carr 3860T24 Connects mooring buoy to 1/2" rope
Per unit: 2x
Install & Tools: Arbor with 7/16" Hex for 1-1/2" Diameter Hole Saw McMaster Carr 4066A63 Drill holes in 6" PVC (Hubs)
Per unit: 1x
Main structure: Clamping U-bolt, 304 SS, 1/4"-20 Thread Size, 9/16" ID McMaster Carr 3042T149 For clamping SS wire rope at Ark vertices
Per unit: 15x
Downline: Clevis-to-Clevis Swivel, 316 SS, 5-7/16" Long McMaster Carr 37405T28 Swivel shackle between 1/2" spectra rope and 1" nylon downline
Per unit: 1x
Main structure: Corrosion-Resistant Wire Rope, 316 SS, 1/8" Thick McMaster Carr 8908T44 String through assembled Ark and clamp at vertices
Per unit: 250ft
Main structure: Fiberglass Molded Grating, Square Grid, 1" Grid Height, 1-1/2" x 1-1/2" Square Grid, Grit Surface, 70% Open Area McNichols MS-S-100 Cut to half pentagon shape, mirror images. See Figure S23.
Per unit: 2x
Refers to drawing: Yes
Anchor system: Galvanized Alloy Steel Screw-Pin Shackle, 1/2" Thick McMaster Carr 3663T42 Connects base of 1" nylon downline to anchor chain
Per unit: 1x
Anchor system: Galvanized Alloy Steel Screw-Pin Shackle, 3/8" Thick McMaster Carr 3663T51 Connects anchor chain together
Per unit: 1x
Anchor system: Grade 30 Chain, Galvanized Steel, 1/4 Trade Size McMaster Carr 3592T45 Anchor chain
Install & Tools: HARKEN–57 mm Carbo Air Triple Block West Marine 200076 Top of block and tackle
Per unit: 1x
Install & Tools: HARKEN–57 mm Carbo Air Triple Block with Becket and Cam West Marine 1171644 Base of block and tackle
Per unit: 1x
Install & Tools: Hole Saw, 1-15/16" Cutting Depth, 1-1/2" Diameter McMaster Carr 4066A27 Drill holes in 6" PVC (Hubs)
Per unit: 1x
Install & Tools: Low Pressure Inflator Nozzle Amazon (Made by Trident) B00KAI940E Inflate mooring buoys underwater
Per unit: 1x
Install & Tools: LOW-STRETCH ROPE, 7/16" DIAMETER McMaster 3789T25 Rope for block and tackle
Per unit: 100ft
Main structure: Nylon Cable Ties, UV Resistant Heavy Duty, 19" long, 250 lb strength CableTiesAndMore CT19BK Use to secure platforms to Ark framework
Per unit: 30x
Install & Tools: Phillips Screwdriver, Size No. 3 McMaster Carr 5682A29 For locking struts in hubs
Per unit: 1x
Buoyancy: Polyform Buoy, A-5 Series All-Purpose Buoy, 27" West Marine (Made by PolyformUS) 11630142 Mooring buoy for buoyancy.
Per unit: 2x
Main structure: PVC Pipe, Schedule 80, 1" diameter McMaster Carr 48855K13 Struts. Cut to 1.2 m (4 ft) lengths, drill to accommodate bolts
Per unit: 30x
Main structure: PVC Pipe, Schedule 80, 6" diameter McMaster Carr 48855K42 Hubs. Cut into 4" lengths, drill 5 holes symmetrically around midline using 1-1/2" hole saw. See Supplemental File 1-Figure S22.
Per unit: 12x
Refers to drawing: Yes
Main structure: PVC Thick Wall Pipe Fitting, End Cap, Schedule 80, 6 " diameter, Female PRMFiltration (Made by ERA) PVC80CAP600X End caps for top and bottom of Ark. Cut off bottom 2 inches.
Per unit: 2x
Install & Tools: Ratcheting Combination Wrench, 7/16" McMaster Carr 5163A15 For locking struts in hubs
Per unit: 1x
Install & Tools: Ratcheting PVC Cutter, 1-1/4" McMaster Carr 8336A11 Cut 1" PVC into struts
Per unit: 1x
Main structure: Ring, 18-8 SS, for 5/32 Chain Trade Size, 3/4" Inside Length McMaster Carr 3769T71 Substitute for 1/2" SS wire rope clamps.
Per unit: 12x
Install & Tools: Round Bend-and-Stay Multipurpose Stainless Steel Wire, 0.012" diameter, 645 feet McMaster 9882K35 Wire for mousing stainless shackles
Per unit: 1
Main structure: Structural FRP Fiberglass I-Beam, 1/4" Wall Thickness, 1-1/2" Wide x 3" High, 5 ft long McMaster Carr 9468T41 Cut to 5 1-ft long sections.
Per unit: 1x
Install & Tools: Underwater Lift Bag, 220 lbs Lift Capacity Subsalve Commercial C-200 Transport Ark to deployment site
Per unit: 1x
Install & Tools: Zinc-Galvanized Steel Wire, 0.014" diameter, 475 feet long McMaster 8872K19 Wire for mousing galvanized shackles
Per unit: 1x
Strain Gauge
316 Stainless Steel Eyebolt, for Lifting, M16 x 2 Thread Size, 27 mm Thread Length McMaster Carr 3130T14 For strain gauge eyebolts
Per unit: 2x
Bridge101A Data Logger, 30 mV MadgeTech Bridge101A-30 Collect voltage data from load cell.
Per unit: 1x
Chemical-Resistant PVC Rod, 2" Diameter McMaster Carr 8745K26 For datalogger housing endcap. See Supplemental File 1-Figure S32.
Per unit: 1x
Refers to drawing: Yes
Clamping U-Bolt, 304 SS, 5/16"-18 Thread Size, 1-3/8" ID McMaster Carr 3042T154 For attachment of datalogger housing to strain gauge.
Per unit: 1x 
Dow Corning Molykote 44 Medium Grease Lubricant Amazon (Made by Dow Corning) B001VY1EL8 For mating male and female underwater connectors.
Per unit: 1x
STA-8 Stainless Steel S Type Tension and Compression Load Cell LCM Systems STA-8-1T-SUB Load cell instrument for assessment of in-water weight.
Per unit: 1x 
Standard-Wall Clear Blue Rigid PVC Pipe for Water, Unthreaded, 1-1/2 Pipe Size, 2 ft McMaster Carr 49035K47 For datalogger housing. See Supplemental File 1-Figure S31.
Per unit: 1x
Refers to drawing: Yes
Standard-Wall PVC Pipe Fitting for Water, Cap, White, 1-1/2 Pipe Size Socket Female McMaster Carr 4880K55 For datalogger housing.
Per unit: 2x
Structural FRP Fiberglass Sheet, 12" Wide x 12" Long, 3/16" Thick McMaster Carr 8537K24 For attachment of datalogger housing to strain gauge.
Per unit: 1x
SubConn Micro Circular Connector, Female, 4-port McCartney (Made by SubConn) MCBH4F Install into machined housing endcap.
Per unit: 1x
SubConn Micro Circular Connector, Male, 4-contact McCartney (Made by SubConn) MCIL4M Splice to load cell wiring and waterproof connection.
Per unit: 1x
Threadlocker, Loctite 262, 0.34 FL. oz Bottle McMaster Carr 91458A170 For strain gauge eyebolts
Per unit: 1x
Vibration-Damping Routing Clamp, Weld-Mount, Polypropylene with Zinc-Plated Steel Top Plate, 1-7/8" ID McMaster Carr 3015T39 For attachment of datalogger housing to strain gauge.
Per unit: 1x

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pandolfi, J. M., et al. Global trajectories of the long-term decline of coral reef ecosystems. Science. 301 (5635), 955-958 (2003).
  2. Hughes, T. P., et al. Phase shifts, herbivory, and the resilience of coral reefs to climate change. Current Biology. 17 (4), 360-365 (2007).
  3. McManus, J. W., Polsenberg, J. F. Coral-algal phase shifts on coral reefs: Ecological and environmental aspects. Progress in Oceanography. 60 (2-4), 263-279 (2004).
  4. Haas, A. F., et al. Global microbialization of coral reefs. Nature Microbiology. 1, 16042 (2016).
  5. Dinsdale, E. A., et al. Microbial ecology of four coral atolls in the Northern Line Islands. PLoS One. 3 (2), 1584 (2008).
  6. Zaneveld, J. R., et al. Overfishing and nutrient pollution interact with temperature to disrupt coral reefs down to microbial scales. Nature Communications. 7, 11833 (2016).
  7. Estes, J. A., et al. Trophic downgrading of planet earth. Science. 333 (6040), 301-306 (2011).
  8. Houk, P., Musburger, C. Trophic interactions and ecological stability across coral reefs in the Marshall Islands. Marine Ecology Progress Series. 488, 23-34 (2013).
  9. Pearman, J. K., Anlauf, H., Irigoien, X., Carvalho, S. Please mind the gap - Visual census and cryptic biodiversity assessment at central Red Sea coral reefs. Marine Environmental Research. 118, 20-30 (2016).
  10. Stella, J. S., Pratchett, M. S., Hutchings, P. A., Jones, G. P. Coral-associated invertebrates: Diversity, ecological importance and vulnerability to disturbance. Oceanography and Marine Biology: An Annual Review, edited by. Gibson, R. N., Atkinson, R. J. A., Gordon, J. D. M. , CRC Press. Boca Raton, FL. (2011).
  11. Stewart, H. L., Holbrook, S. J., Schmitt, R. J., Brooks, A. J. Symbiotic crabs maintain coral health by clearing sediments. Coral Reefs. 25 (4), 609-615 (2006).
  12. Williams, S. M. The reduction of harmful algae on Caribbean coral reefs through the reintroduction of a keystone herbivore, the long-spined sea urchin Diadema antillarum. Restoration Ecology. 30 (1), 13475 (2022).
  13. Francis, F. T., Filbee-Dexter, K., Yan, H. F., Côté, I. M. Invertebrate herbivores: Overlooked allies in the recovery of degraded coral reefs. Global Ecology and Conservation. 17, 00593 (2019).
  14. De Goeij, J. M., et al. Surviving in a marine desert: The sponge loop retains resources within coral reefs. Science. 342 (6154), 108-110 (2013).
  15. Rix, L., et al. Differential recycling of coral and algal dissolved organic matter via the sponge loop. Functional Ecology. 31 (3), 778-789 (2017).
  16. Plaisance, L., Caley, M. J., Brainard, R. E., Knowlton, N. The diversity of coral reefs: What are we missing. PLoS One. 6 (10), 25026 (2011).
  17. Leray, M., Knowlton, N. DNA barcoding and metabarcoding of standardized samples reveal patterns of marine benthic diversity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (7), 2076-2081 (2015).
  18. Pearman, J. K., et al. Disentangling the complex microbial community of coral reefs using standardized Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS). Molecular Ecology. 28 (15), 3496-3507 (2019).
  19. Pearman, J. K., et al. Cross-shelf investigation of coral reef cryptic benthic organisms reveals diversity patterns of the hidden majority. Scientific Reports. 8, 8090 (2018).
  20. Carvalho, S., et al. Beyond the visual: Using metabarcoding to characterize the hidden reef cryptobiome. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 286 (1896), 20182697 (2019).
  21. Hartmann, A. C., et al. Meta-mass shift chemical profiling of metabolomes from coral reefs. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (44), 11685-11690 (2017).
  22. Ransome, E., et al. The importance of standardization for biodiversity comparisons: A case study using autonomous reef monitoring structures (ARMS) and metabarcoding to measure cryptic diversity on Mo'orea coral reefs, French Polynesia. PLoS One. 12 (4), 0175066 (2017).
  23. Pennesi, C., Danovaro, R. Assessing marine environmental status through microphytobenthos assemblages colonizing the Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS) and their potential in coastal marine restoration. Marine Pollution Bulletin. 125 (1-2), 56-65 (2017).
  24. Bartley, R., et al. Relating sediment impacts on coral reefs to watershed sources, processes and management: A review. Science of the Total Environment. 468-469, 1138-1153 (2014).
  25. Häder, D. P., et al. Anthropogenic pollution of aquatic ecosystems: Emerging problems with global implications. Science of the Total Environment. 713, 136586 (2020).
  26. Bianchi, D., Carozza, D. A., Galbraith, E. D., Guiet, J., DeVries, T. Estimating global biomass and biogeochemical cycling of marine fish with and without fishing. Science Advances. 7 (41), (2021).
  27. Rogers, C. S. Responses of coral reefs and reef organisms to sedimentation. Marine Ecology Progress Series. 62, 185-202 (1990).
  28. Fabricius, K. E. Effects of terrestrial runoff on the ecology of corals and coral reefs: Review and synthesis. Marine Pollution Bulletin. 50 (2), 125-146 (2005).
  29. Littler, M. M., Littler, D. S., Brooks, B. L. Harmful algae on tropical coral reefs: Bottom-up eutrophication and top-down herbivory. Harmful Algae. 5 (5), 565-585 (2006).
  30. Scofield, V., Jacques, S. M. S., Guimarães, J. R. D., Farjalla, V. F. Potential changes in bacterial metabolism associated with increased water temperature and nutrient inputs in tropical humic lagoons. Frontiers in Microbiology. 6, 310 (2015).
  31. Cárdenas, A., et al. Excess labile carbon promotes the expression of virulence factors in coral reef bacterioplankton. ISME Journal. 12, 59-76 (2018).
  32. Johnson, M. D., et al. Rapid ecosystem-scale consequences of acute deoxygenation on a Caribbean coral reef. Nature Communications. 12, 4522 (2021).
  33. Altieri, A. H., et al. Tropical dead zones and mass mortalities on coral reefs. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (14), 3660-3665 (2017).
  34. Timmers, M. A., et al. Biodiversity of coral reef cryptobiota shuffles but does not decline under the combined stressors of ocean warming and acidification. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (39), 2103275118 (2021).
  35. Enochs, I. C., et al. Shift from coral to macroalgae dominance on a volcanically acidified reef. Nature Climate Change. 5 (12), 1083-1088 (2015).
  36. Nelson, H. R., Altieri, A. H. Oxygen: The universal currency on coral reefs. Coral Reefs. 38, 177-198 (2019).
  37. Wallace, R. B., Baumann, H., Grear, J. S., Aller, R. C., Gobler, C. J. Coastal ocean acidification: The other eutrophication problem. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 148, 1-13 (2014).
  38. Haas, A. F., et al. Effects of coral reef benthic primary producers on dissolved organic carbon and microbial activity. PLoS One. 6 (11), 27973 (2011).
  39. Shafir, S., Van Rijn, J., Rinkevich, B. A mid-water coral nursery. Proceedings of the 10th International Coral Reef Symposium. , Okinawa, Japan. 1674-1679 (2006).
  40. Rinkevich, B. The active reef restoration toolbox is a vehicle for coral resilience and adaptation in a changing world. Journal of Marine Science and Engineering. 7 (7), 201 (2019).
  41. Mooring Buoy Planning Guide. International PADI, Inc. , Available from: http://www.coris.noaa.gov/activities/resourcesCD/resources/mooring_buoy_g.pdf (2005).
  42. Nakamura, T., Van Woesik, R. Water-flow rates and passive diffusion partially explain differential survival of corals during the 1998 bleaching event. Marine Ecology Progress Series. 212, 301-304 (2001).
  43. Dennison, W. C., Barnes, D. J. Effect of water motion on coral photosynthesis and calcification. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 115 (1), 67-77 (1988).
  44. Mass, T., Genin, A., Shavit, U., Grinstein, M., Tchernov, D. Flow enhances photosynthesis in marine benthic autotrophs by increasing the efflux of oxygen from the organism to the water. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (6), 2527-2531 (2010).
  45. Finelli, C. M., Helmuth, B. S., Pentcheff, N. D., Wethey, D. S. Intracolony variability in photosynthesis by corals is affected by water flow: Role of oxygen flux. Marine Ecology Progress Series. 349, 103-110 (2007).
  46. Nakamura, T., Yamasaki, H., Van Woesik, R. Water flow facilitates recovery from bleaching in the coral Stylophora pistillata. Marine Ecology Progress Series. 256, 287-291 (2003).
  47. Nakamura, T., Yamasaki, H. Requirement of water-flow for sustainable growth of Pocilloporid corals during high temperature periods. Marine Pollution Bulletin. 50 (10), 1115-1120 (2005).
  48. McDole, T., et al. Assessing coral reefs on a Pacific-wide scale using the microbialization score. PLoS One. 7 (9), 43233 (2012).
  49. Haas, A. F., Jantzen, C., Naumann, M. S., Iglesias-Prieto, R., Wild, C. Organic matter release by the dominant primary producers in a Caribbean reef lagoon: Implication for in situ O2 availability. Marine Ecology Progress Series. 409, 27-39 (2010).
  50. Haas, A. F., et al. Influence of coral and algal exudates on microbially mediated reef metabolism. PeerJ. 1, 108 (2013).
  51. Silveira, C. B., et al. Microbial processes driving coral reef organic carbon flow. FEMS Microbiology Reviews. 41 (4), 575-595 (2017).
  52. Knowles, B., et al. Lytic to temperate switching of viral communities. Nature. 531 (7595), 466-470 (2016).
  53. Szmit, R. Geometry design and structural analysis of steel single-layer geodesic domes. 2017 Baltic Geodetic Congress (BGC Geomatics). , 205-209 (2017).
  54. Laila, T., Arruda, A., Barbosa, J., Moura, E. The constructive advantages of Buckminster Fuller's geodesic domes and their relationship to the built environment ergonomics. Advances in Ergonomics in Design. Proceedings of the AHFE 2017 International Conference on Ergonomics in Design, July 17-21, 2017. , The Westin Bonaventure Hotel, Los Angeles, California. (2018).
  55. Graham, N. A. J., Nash, K. L. The importance of structural complexity in coral reef ecosystems. Coral Reefs. 32, 315-326 (2013).
  56. Alldredge, A. L., King, J. M. Distribution, abundance, and substrate preferences of demersal reef zooplankton at Lizard Island Lagoon, Great Barrier Reef. Marine Biology. 41, 317-333 (1977).
  57. Scheffers, S. R., Nieuwland, G., Bak, R. P. M., Van Duyl, F. C. Removal of bacteria and nutrient dynamics within the coral reef framework of Curaçao (Netherlands Antilles). Coral Reefs. 23 (3), 413-422 (2004).
  58. Van Duyl, F. C., Scheffers, S. R., Thomas, F. I. M., Driscoll, M. The effect of water exchange on bacterioplankton depletion and inorganic nutrient dynamics in coral reef cavities. Coral Reefs. 25, 23-36 (2006).
  59. Reidenbach, M. A., Stocking, J. B., Szczyrba, L., Wendelken, C. Hydrodynamic interactions with coral topography and its impact on larval settlement. Coral Reefs. 40 (2), 505-519 (2021).
  60. Reidenbach, M. A., Koseff, J. R., Koehl, M. A. R. Hydrodynamic forces on larvae affect their settlement on coral reefs in turbulent, wavedriven flow. Limnology and Oceanography. 54 (1), 318-330 (2009).

Tags

العلوم البيئية، العدد 191،
أركس الشعاب المرجانية: صورة متوسطة في <em>الموقع</em> ومجموعة أدوات لتجميع مجتمعات الشعاب المرجانية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Baer, J. L., Carilli, J., Chadwick,… More

Baer, J. L., Carilli, J., Chadwick, B., Hatay, M., van der Geer, A., Scholten, Y., Barnes, W., Aquino, J., Ballard, A., Little, M., Brzenski, J., Liu, X., Rosen, G., Wang, P. F., Castillo, J., Haas, A. F., Hartmann, A. C., Rohwer, F. Coral Reef Arks: An In Situ Mesocosm and Toolkit for Assembling Reef Communities. J. Vis. Exp. (191), e64778, doi:10.3791/64778 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter