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Arches de récifs coralliens: un mésocosme in situ et une boîte à outils pour rassembler des communautés de récifs coralliens

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

Les structures géodésiques amarrées au milieu de l’eau appelées arches de corail fournissent une plate-forme de recherche modulaire, évolutive et réglable verticalement qui peut être utilisée pour construire, surveiller et perturber les communautés de récifs coralliens dans des zones auparavant inopérantes, y compris au large.

Abstract

Les récifs coralliens prospèrent et fournissent un maximum de services écosystémiques lorsqu’ils soutiennent une structure trophique à plusieurs niveaux et se développent dans des conditions favorables à la qualité de l’eau, notamment des niveaux de lumière élevés, un débit d’eau rapide et de faibles niveaux de nutriments. La mauvaise qualité de l’eau et d’autres facteurs de stress anthropiques ont causé la mortalité des coraux au cours des dernières décennies, entraînant un déclassement trophique et une perte de complexité biologique sur de nombreux récifs. Les solutions pour inverser les causes du déclassement trophique restent insaisissables, en partie parce que les efforts de restauration des récifs sont souvent tentés dans les mêmes conditions réduites qui ont causé la mortalité des coraux en premier lieu.

Les arches de corail, des structures médico-marines à flottabilité positive, sont conçues pour améliorer les conditions de qualité de l’eau et soutenir la biodiversité cryptique des coraux transloqués et recrutés naturellement afin d’assembler des mésocosmes récifaux sains pour une utilisation comme plates-formes de recherche à long terme. Les structures autonomes de surveillance des récifs (ARMS), des dispositifs de peuplement passifs, sont utilisées pour transférer la biodiversité des récifs cryptiques vers les arches de corail, fournissant ainsi un « coup de pouce » au recrutement naturel et contribuant au soutien écologique de la santé des coraux. Nous avons modélisé et testé expérimentalement deux modèles d’arches pour évaluer les caractéristiques de traînée des structures et évaluer leur stabilité à long terme dans les eaux moyennes en fonction de leur réponse aux forces hydrodynamiques.

Nous avons ensuite installé deux conceptions de structures Arks sur deux sites de récifs des Caraïbes et mesuré plusieurs mesures de qualité de l’eau associées à l’environnement des Arks au fil du temps. Au déploiement et 6 mois après, les arches de corail ont montré des mesures améliorées de la fonction des récifs, y compris un débit, une lumière et une oxygène dissous plus élevés, une survie plus élevée des coraux transloqués et une sédimentation et une microbialisation réduites par rapport aux sites du fond marin voisins à la même profondeur. Cette méthode fournit aux chercheurs une plate-forme adaptable à long terme pour la construction de communautés de récifs où les conditions locales de qualité de l’eau peuvent être ajustées en modifiant les paramètres de déploiement tels que la profondeur et le site.

Introduction

Partout dans le monde, les écosystèmes des récifs coralliens subissent des transitions de communautés benthiques à haute biodiversité et dominées par les coraux à des communautés moins diversifiées dominées par les macroalgues gazonnées et charnues 1,2,3. Des décennies de progrès dans la caractérisation des mécanismes de dégradation des récifs coralliens ont révélé comment les liens entre les communautés microbiennes et macro-organismes améliorent le rythme et la gravité de ces transitions. Par exemple, la surpêche des récifs par les populations humaines initie une cascade trophique dans laquelle l’excès de sucres dérivés photosynthétiquement d’algues non pâturées déplace l’énergie dans les communautés microbiennes des récifs, entraînant ainsi la pathogenèse et provoquant le déclin des coraux 4,5,6. Ce déclassement trophique est renforcé par la perte de biodiversité sur les récifs qui résulte de la dégradation de la qualité de l’eau 7,8. Les expériences au niveau du mésocosme peuvent être utilisées pour mieux comprendre et atténuer le déclassement trophique des communautés de récifs coralliens en améliorant la biodiversité et la qualité de l’eau, mais les défis logistiques rendent ces études difficiles à mettre en œuvre in situ.

Une conséquence du déclassement trophique des récifs est la perte généralisée de biodiversité cryptique, dont une grande partie reste non caractérisée 7,9. Les coraux dépendent d’une suite diversifiée d’organismes récifaux cryptiques (« cryptobiote ») qui soutiennent leur santé en jouant un rôle essentiel dans la défense des prédateurs 10, le nettoyage11, le pâturage des algues concurrentes 12,13 et la régulation de la chimie de l’eau des récifs 14,15. Jusqu’à récemment et en raison des limites méthodologiques des relevés visuels, le cryptobiote récifal était sous-représenté et mal compris dans le contexte de l’écologie des récifs, et il est donc rarement pris en compte dans les efforts de restauration ou de reconstruction des récifs. Au cours de la dernière décennie, l’utilisation d’unités de peuplement standardisées appelées structures autonomes de surveillance des récifs (ARMS) combinée à des approches de séquençage à haut débit a permis de mieux collecter et caractériser le cryptobiote récifal16,17. ARMS recrute passivement des représentants de presque toute la biodiversité connue des récifs coralliens et a contribué à révéler de nombreux rôles fonctionnels des organismes cryptiques dans les processus à l’échelle des récifs 9,18,19,20,21,22,23. Ces unités de peuplement fournissent donc un mécanisme pour déplacer le biote cryptique des récifs aux côtés des coraux afin d’assembler des communautés de récifs plus intactes avec des mécanismes à médiation biologique, tels que le pâturage, la défense et l’amélioration de la qualité de l’eau locale, qui sont essentiels au maintien de la structure trophique.

Les récifs dominés par les coraux prospèrent dans des environnements très lumineux, pauvres en nutriments et bien oxygénés. Les activités humaines telles que l’urbanisation, l’agriculture et la surpêche ont réduit la qualité de l’eau sur de nombreux récifs coralliens en augmentant les sédiments, les nutriments, les métaux et autres composés dans le ruissellement 24,25 et en modifiant le cycle biogéochimique26. À leur tour, ces activités dégradent les communautés récifales par étouffement, épuisement de l’énergie, livraison de polluants associés à la sédimentation27,28, améliorant la croissance des macroalgues qui concurrencent les coraux 29, augmentant l’abondance des agents pathogènes microbiens6,30,31 et créant des zones hypoxiques qui tuent les invertébrés cryptiques32,33 . Ces « impacts locaux » et d’autres sont aggravés par les changements régionaux et mondiaux des conditions océaniques, y compris l’augmentation des températures et la diminution du pH, aggravant encore les conditions pour les coraux et autres organismes récifaux34,35. À l’interface benthique-eau, en particulier, la dynamique respiratoire et photosynthétique des communautés benthiques provoque des fluctuations du pH et de l’oxygène dissous, qui deviennent plus prononcées sur les récifs fortement dégradés, créant ainsi des conditions que les invertébrés benthiques ne peuvent tolérer32,36,37,38 . Fournir des conditions de qualité de l’eau appropriées est donc essentiel pour rassembler des communautés récifales fonctionnelles, mais cela reste difficile car un nombre croissant de récifs sont piégés dans divers états de dégradation.

Bon nombre des défis auxquels sont confrontés les coraux et les taxons cryptiques fondamentaux sur le benthos peuvent être surmontés par la relocalisation vers le milieu de l’eau, définie ici comme la mise en place de la colonne d’eau entre la surface de l’océan et le fond marin. Dans l’environnement médiotique, la qualité de l’eau est améliorée39,40, la sédimentation est réduite et la distance du fond marin atténue les fluctuations des paramètres associés au métabolisme benthique. Ces caractéristiques sont encore améliorées en se déplaçant vers l’large, où les impacts anthropiques terrestres, tels que le ruissellement d’origine terrestre, se diluent de plus en plus avec la distance de la côte. Ici, nous introduisons et fournissons des protocoles pour construire, déployer et surveiller les arches de récifs coralliens, une approche qui tire parti de l’amélioration des conditions de qualité de l’eau dans les eaux moyennes et intègre une biodiversité cryptique sur des structures ancrées et à flottabilité positive pour l’assemblage des communautés de récifs coralliens.

Les systèmes d’arches de récifs coralliens, ou « arches », sont composés de deux composants principaux: (1) une plate-forme géodésique rigide suspendue élevée au-dessus du benthos et (2) des ARMS recouverts d’organismes ou « ensemencés » qui transplacent le cryptobiote récifal des zones benthiques voisines, complétant ainsi les processus de recrutement naturels pour fournir aux coraux transloqués une communauté de récifs plus diversifiée et fonctionnelle. Une structure géodésique a été choisie pour maximiser la résistance et minimiser le matériau de construction (et, par conséquent, le poids), ainsi que pour créer un environnement d’écoulement turbulent interne analogue à la matrice récifale.

Deux modèles d’arches ont été installés avec succès sur deux sites de terrain des Caraïbes et sont actuellement utilisés pour la recherche sur l’établissement de communautés récifales et la succession écologique (Figure 1). Les structures de Coral Arks sont destinées à être des plates-formes de recherche à long terme et, en tant que telles, l’un des principaux objectifs de ce manuscrit est de décrire les protocoles permettant de siter, d’installer, de surveiller et d’entretenir ces structures afin de maximiser leur stabilité et leur longévité dans l’environnement médio-marin. Une combinaison de modélisation et d’essais dans l’eau a été utilisée pour évaluer les caractéristiques de traînée des structures et ajuster la conception pour résister aux forces hydrodynamiques prévues. Après l’installation, des communautés récifales ont été établies sur les Arks et sur les sites de contrôle benthiques voisins à la même profondeur grâce à une combinaison de translocation active (coraux et unités ARMS ensemencées) et de recrutement naturel. Les conditions de qualité de l’eau, la dynamique des communautés microbiennes et la survie des coraux sur les Arks ont été documentées à plusieurs moments au cours de la première période de succession et comparées aux sites de contrôle benthiques. À ce jour, les conditions associées à l’environnement des arches de corail médio-marines ont toujours été plus favorables pour les coraux et leurs consortiums cryptiques associés par rapport aux sites de contrôle benthiques voisins aux mêmes profondeurs. Les méthodes ci-dessous décrivent les étapes requises pour reproduire l’approche des arches de corail, y compris la sélection des sites et la conception et le déploiement des structures des arches de corail. Les approches suggérées pour la surveillance des arches de corail sont incluses dans le dossier supplémentaire 1.

Protocol

REMARQUE : Des informations détaillées concernant la fabrication, le déploiement et la surveillance des structures ARMS et Coral Arks, y compris des dessins techniques, des diagrammes et des photos, sont fournies dans le dossier supplémentaire 1. Il est recommandé que les sections du protocole impliquant des travaux sous-marins, y compris l’installation d’arches et de structures ARMS, soient menées par une équipe de trois plongeurs (en plongée sous-marine) et de deux membres du personnel de soutien de surface.

1. Assemblage et déploiement d’ARMS

REMARQUE: Les bras sont des structures d’environ 1 pi 3 (30 cm3) faites de matériaux de base en PVC ou en calcaire qui imitent la complexité tridimensionnelle des substrats de fond dur de récif. Le tableau 1 traite de deux conceptions d’ARMS compte tenu des différentes considérations du projet. Il est recommandé de déployer les ARMS pendant 1 à 2 ans avant d’être transférés aux Arches afin de maximiser la colonisation par le biote cryptique.

  1. BRAS EN PVC
    NOTA : Les composants standard mentionnés dans le présent protocole (et énumérés dans le tableau des matières) sont décrits à l’aide d’unités impériales. Les matériaux fabriqués sont décrits à l’aide d’unités métriques. Des instructions de fabrication détaillées, y compris des dessins techniques pour la fabrication des composants, sont fournies à la section 1 du dossier supplémentaire 1.
    1. Assemblée
      1. Insérez quatre boulons à tête hexagonale de 1/4 po de 20 po de 8 po de long à travers les trous centraux d’une plaque de base en PVC de 1/2 po d’épaisseur; Ensuite, inversez-le de telle sorte que les boulons soient orientés verticalement.
      2. Ajoutez une entretoise en nylon à chaque boulon, puis ajoutez une plaque de PVC de 1/4 po d’épaisseur de 9 po x 9 po. Cela crée une couche ouverte entre la plaque de base et la première plaque d’empilage.
      3. Ajoutez une intercalaire transversale longue sur deux boulons dans les coins opposés, puis ajoutez deux entretoises transversales courtes sur les boulons restants de sorte qu’un « X » soit formé. Ajoutez une autre plaque d’empilage en PVC pour créer une couche fermée.
      4. Répéter les étapes 1.1.1.2 et 1.1.1.3, en alternant entre les couches ouvertes et fermées, jusqu’à ce que sept à neuf couches de plaques aient été ajoutées aux boulons (dossier supplémentaire 1-figure S5).
      5. Ajoutez une rondelle, un écrou hexagonal et un écrou de verrouillage en nylon au sommet de chaque boulon et serrez solidement.
    2. Pour le déploiement, transporter les ARMS en PVC assemblés vers le site de déploiement cible, en recouvrant l’ARMS d’un maillage de 100 μm pendant le transfert pour retenir les petits invertébrés mobiles (dossier supplémentaire 1-figure S6). Localisez une parcelle de substrat de fond dur de récif à proximité de communautés de récifs coralliens en bonne santé.
      REMARQUE : Les sites de déploiement spécifiques doivent être choisis en tenant compte des réglementations locales et des dispositions relatives aux permis, comme éviter les habitats critiques pour les espèces inscrites sur la liste de la Loi sur les espèces en voie de disparition dans les eaux américaines.
      1. À l’aide de 3 longueurs de 1/2 po de barres d’armature et d’un maillet, fixer les bras au benthos aux quatre coins en martelant les barres d’armature, légèrement inclinées vers l’extérieur, dans le calcaire de base de telle sorte que les barres d’armature génèrent une tension contre le bord de la plaque de base (figure 2A, B).
      2. Vous pouvez également connecter les chaînes de l’ARMS à l’aide de serre-câbles robustes et ancrer les extrémités des chaînes avec des sacs en béton durci (Figure 2C et dossier supplémentaire 1-Figure S6).
  2. Calcaire ARMS
    1. Pour l’assemblage, commencez par des carreaux de calcaire ou de travertin non finis de 12 po x 12 (figure 2). Identifier la complexité souhaitée de l’intérieur ARMS en calcaire.
      NOTE: Il est recommandé d’utiliser des cubes de 2 cm3 . D’autres conceptions et considérations sont présentées à la section 2 du dossier supplémentaire 1.
      1. À l’aide d’une scie à carreaux humide, coupez plusieurs carreaux non finis dans des entretoises carrées de 2 cm 2 (~250).
      2. Coupez les carreaux de travertin à la forme souhaitée pour les couches ARMS. Semblable aux ARMS en PVC, utilisez des carrés de 12 po x 12 po et superposez-les avec des entretoises pour former des cubes de 1 pi3 (fichier supplémentaire 1-figure S8).
      3. À l’aide d’un époxy de qualité marine non toxique en deux parties, collez les plus petits morceaux de travertin sur une plaque de stratification de travertin plus grande le long d’un motif de grille prédessiné.
      4. Préparez plusieurs couches qui, lorsqu’elles sont empilées, atteignent la hauteur ARMS souhaitée. Laissez l’époxy durcir en fonction des recommandations du fabricant.
      5. Assemblez les plaques d’empilage ARMS à l’aide d’époxy pour coller chaque couche à celle qui se trouve au-dessus.
        REMARQUE: La hauteur ARMS varie en fonction du poids souhaité et de la complexité interne. Une taille finale d’environ 1 pi3 est recommandée.
      6. Laissez l’époxy durcir à l’abri de la lumière directe du soleil pendant 24 heures avant le déploiement.
    2. Pour le déploiement, transportez le Limestone ARMS assemblé vers le site de déploiement cible. Localisez une parcelle de substrat de fond dur de récif à proximité de communautés de récifs coralliens en bonne santé.
      REMARQUE : Les sites de déploiement spécifiques doivent être choisis en tenant compte des réglementations locales et des dispositions relatives aux permis, telles que l’évitement des habitats critiques des espèces inscrites sur la liste de la Loi sur les espèces en voie de disparition dans les eaux américaines.
      1. Transportez l’ARMS au benthos à l’aide d’une caisse à lait et d’un sac de levage. Caler les ARMS calcaires dans la matrice récifale morte (roche vivante). Évitez les habitats de fond sableux et ceux fortement colonisés par des algues de gazon ou des tapis de cyanobactéries benthiques.
      2. Placez les ARMS calcaires à côté des surplombs rocheux et des affleurements pour les protéger de l’action des vagues et des ondes de tempête.

2. Assemblage et déploiement des arches de corail

REMARQUE : Le tableau 2 traite des considérations relatives à la conception des arches de corail compte tenu des différents paramètres du projet. Les dimensions des sous-éléments (entretoises, moyeux, plates-formes, composants d’amarrage et flottabilité positive) peuvent être modifiées en fonction de la taille et du poids souhaités des structures finales de l’arche de corail.

  1. Installation du système d’ancrage
    REMARQUE : Sélectionnez le système d’ancrage en fonction de considérations propres au site et au projet, telles que la conception de l’arche, la fréquence des tempêtes, le type de fond, l’exposition du site, la durée du projet et les forces prévues dues à la traînée, aux courants et à la flottabilité. Voir PADI41 pour obtenir des informations sur la sélection du système d’amarrage.
    1. Utilisez des vis de sable dans les habitats de fond sablonneux et de gravats meubles.
      1. Transportez les vis à sable au benthos. Tenez la vis de sable à la verticale, tordez et enterrez la vis de sable jusqu’à ce que le premier disque ait été recouvert de sable ou de gravats meubles.
      2. Placez une barre de rotation métallique de 5 pieds de long à travers l’œil de l’ancre de sorte que la majorité de la barre de rotation dépasse d’un côté de l’œil.
      3. En marchant ou en nageant en rond sur le benthos, vissez la vis à sable dans le substrat jusqu’à ce que seul l’œil reste hors du benthos (dossier supplémentaire 1-Figure S20).
      4. Installez trois vis à sable triangulaires, reliées par une bride de chaîne, pour augmenter la puissance de maintien (dossier supplémentaire 1-figure S20).
    2. Utilisez les ancres Halas dans les habitats de roches de base à fond dur et carbonatées.
      1. Transporter 9-12 dans des boulons à œil et une perceuse submersible (électrique ou pneumatique) jusqu’au site d’ancrage.
      2. Utilisez la perceuse submersible et une scie à trou de maçonnerie de 1 po de diamètre pour percer un trou de 9 po de profondeur et 1 trou de large dans la roche de base. Nettoyez périodiquement l’excès de substrat du trou à l’aide d’une baster de dinde.
      3. Remplissez le trou avec du ciment Portland ou de l’époxy de qualité marine. Poussez l’arbre du boulon dans le trou et remplissez les espaces restants avec du ciment ou de l’époxy.
      4. Laissez le ciment/époxy durcir pendant 5 jours.
      5. Pour augmenter la puissance de maintien, installez trois ancrages Halas dans un motif triangulaire, reliés par une bride de chaîne.
    3. Utilisez un amarrage de type bloc sur les sites avec des blocs d’amarrage existants ou des éléments de débris lourds.
      REMARQUE : L’installation d’un nouveau bloc d’amarrage nécessite un équipement d’installation de qualité commerciale tel qu’une grue montée sur une barge et n’est pas recommandée pour les projets de portée réduite.
      1. Fixez le système d’amarrage aux éléments de débris lourds existants (navires coulés, blocs moteurs) ou aux yeux de blocs d’amarrage existants via du matériel et du palanage.
      2. Assurez-vous que les composants d’amarrage métalliques sont fabriqués à partir de métaux similaires et protégés contre la corrosion galvanique à l’aide d’anodes sacrificielles.
  2. La structure de fréquence 1V (Two Platform)
    REMARQUE : Des instructions de fabrication détaillées, y compris des dessins techniques pour la fabrication des composants, sont fournies dans le Chapitre 4 de Fichier supplémentaire 1. Les composants standard mentionnés dans le présent protocole (et énumérés dans le Tableau des matériaux) sont décrits à l’aide d’unités impériales.
    1. Assemblage du cadre géodésique 1V
      1. Vissez un écrou hexagonal en acier inoxydable 1/4-20 sur un boulon en acier inoxydable 1/4-20 2,5 pouces 3/4 du chemin vers le haut du boulon. Insérez le boulon dans l’un des trous orientés vers l’intérieur de la jambe de force.
      2. Fixez un écrou de verrouillage de l’autre côté de la vis, en le serrant jusqu’à ce qu’il s’accouple solidement avec le PVC pour empêcher le moyeu de glisser le long de la jambe de force.
      3. Répétez l’opération pour le côté opposé de la jambe de force et pour les 29 entretoises restantes.
      4. Poussez l’extrémité de chaque jambe de force à travers l’un des trous dans les moyeux et fixez un autre boulon à travers le trou extérieur de la jambe de force, en terminant par un écrou de verrouillage pour empêcher la jambe de force de glisser hors du moyeu (dossier supplémentaire 1-Figure S24).
      5. Répétez l’opération pour les cinq entretoises d’un moyeu, puis continuez à ajouter des moyeux et des entretoises jusqu’à ce que la sphère géodésique soit assemblée (fichier supplémentaire 1-figure S24).
      6. Débobinez le câble métallique 1/8 en acier inoxydable et commencez à l’enfiler à travers les entretoises. Créez 12 boucles, de la taille d’un dollar en argent, à partir de serre-câbles en nylon, une pour chaque moyeu. Lorsque le câble métallique est enfilé à travers les entretoises, passez la corde à travers la boucle d’attache à glissière au niveau du moyeu, puis continuez jusqu’à la jambe de force suivante.
        REMARQUE: Certaines entretoises seront répétées.
      7. Continuez à fileter jusqu’à ce que le câble métallique ait été enfilé à travers toutes les entretoises, relié au milieu de chaque sommet par la boucle d’attache à glissière.
      8. Renouez le câble jusqu’au point de départ. À l’aide d’une pince, tirez les boucles de fermeture éclair pour les réduire à la plus petite taille possible, en rapprochant les longueurs du câble métallique. Installez une pince de câble en acier inoxydable 1/2 po sur toutes les longueurs de câble métallique et serrez solidement.
      9. Répétez l’opération pour tous les sommets de la structure.
      10. Fixez la longueur initiale du câble métallique avec la longueur d’extrémité et serrez-les ensemble à l’aide de trois pinces de câble 1/2 po.
        REMARQUE : Le câble métallique (résistance à la rupture : 2 000 lb) devrait maintenant supporter la majeure partie de la charge placée sur la structure, la renforçant considérablement.
      11. Ajouter le système de gréement, qui est composé de deux longueurs de câble en acier inoxydable 3/8 en acier inoxydable balayé hydrauliquement sur un œil à chaque extrémité. Placez les embouts en PVC entre les eaux usées de manière à ce que le câble traverse toute la longueur de l’arche, avec des yeux en haut et en bas pour les attaches de ligne d’amarrage / bouée. Un système de tendeur au milieu relie les deux longueurs de câble inoxydable.
      12. Passez les extrémités inférieures du câble à travers le haut et le bas de l’arche, en ajustant les embouts sur les moyeux supérieur et inférieur à l’aide d’un maillet. Vissez les boulons dans le tendeur et serrez-les jusqu’à ce qu’il y ait une tension suffisante sur la structure pour rendre le système rigide (dossier supplémentaire 1-Figure S24).
      13. Ajoutez chaque grille en fibre de verre moulée, coupée en deux demi-pentagones, à l’intérieur de l’Arche à l’aide de fermetures éclair robustes de 250 lb pour ancrer les côtés de la plate-forme aux entretoises de l’Arche (dossier supplémentaire 1-Figure S24).
      14. Sous la structure, placez une longueur de poutre en I en fibre de verre de manière à ce qu’elle joigne les deux moitiés de la plate-forme en fibre de verre. Fixez le dessous de la plate-forme à l’aide de deux boulons en U en acier inoxydable 1/4 po 20.
      15. Répétez l’opération pour les quatre autres poutres en I, en les répartissant également sur toute la longueur de la plate-forme. Cela rejoint et soutient les deux moitiés de la plate-forme, créant un pentagone complet.
      16. Serrez les attaches à glissière robustes sur les bords de la plate-forme et coupez l’excédent. A l’issue de cette étape, la plateforme interne est solidement intégrée dans la structure de l’Arche (Dossier supplémentaire 1-Figure S24).
      17. Utilisez du fil de souris en acier inoxydable pour taupier les extrémités du tendeur et toutes les chaînes. À la fin de cette étape, l’Ark disposera de deux plates-formes intégrées, de fixations supérieure et inférieure pour la fixation matérielle, et d’un câble central qui supporte la majeure partie de la force de tension placée sur les structures via l’ancrage et la flottabilité positive.
    2. Fixation de la ligne d’amarrage au cadre géodésique
      NOTA: Les systèmes d’amarrage doivent être conçus de manière à ce que la résistance à la rupture de tous les composants d’amarrage individuels dépasse la charge maximale prévue en raison des conditions ambiantes et environnementales extrêmes. Voir les résultats représentatifs pour une description de l’utilisation de la modélisation hydrodynamique dans la conception des systèmes d’amarrage. Il est recommandé de répartir la charge sur plusieurs points de fixation sur l’arche et sur le système d’ancrage du fond marin, car cela ajoute de la redondance au système en cas de défaillance d’éléments individuels.
      1. Concevez les lignes d’amarrage et le matériel pour assurer des connexions sécurisées entre la base de l’Arche et le système d’ancrage (voir la figure 1 pour un exemple).
        NOTE: Il est recommandé de concevoir le système d’amarrage de manière à ce que la ligne médiane de la structure de l’arche soit positionnée à une profondeur de 30 m.
      2. Connectez le haut d’une ligne à double épissage à l’œil de base de l’arche avec une chaîne. Connectez une manille pivotante en acier inoxydable à haute résistance à la base de cette ligne (Figure 1 et Fichier supplémentaire 1-Figure S25).
      3. Connectez le haut d’une ligne à double épissage à la base de la manille pivotante. Le bas de cette ligne se connectera au système d’ancrage (Figure 1 et Fichier supplémentaire 1-Figure S25).
    3. Transport de l’Arche vers le site de déploiement
      1. Transporter l’Arche via un camion à plate-forme jusqu’à une plage adjacente au site de déploiement (déploiement nearshore avec entrée de sable) ou vers un site de mise à l’eau (déploiement de navires).
      2. Fixez un sac de levage de 220 lb à l’œil en acier inoxydable supérieur de l’arche à l’aide d’une manille de 1/2 po.
      3. Attachez une ligne d’amarrage, y compris le matériel de fixation à l’ancre du fond marin, à la base de l’arche.
      4. Pour le déploiement à partir d’un navire dépourvu d’un châssis en A ou d’un bossoir, chargez l’Arche sur le navire de manière à ce qu’il puisse être facilement roulé hors du bateau et dans l’eau (en évitant les proue avec des canons hauts ou les poupes avec des moteurs hors-bord).
      5. Pour le déploiement à partir du rivage, rouler l’arche dans l’eau jusqu’à une profondeur suffisante pour que le sac de levage puisse être rempli d’air (figure 3).
      6. Nager, remorquer ou transporter l’arche jusqu’au site d’ancrage à la surface (Figure 3).
    4. Fixation des arches au système d’amarrage
      REMARQUE: À ce stade, le système Ark flotte à la surface au-dessus du site d’ancrage avec un sac de levage. Les tâches suivantes sont effectuées sous l’eau sur SCUBA et nécessitent une équipe d’au moins trois plongeurs.
      1. En évacuant lentement l’air du sac de levage, effectuez une descente contrôlée vers le système d’ancrage.
      2. Fixez le matériel d’amarrage à la base de l’Arche au système d’ancrage.
      3. Augmentez la flottabilité positive du système Arks en remplissant le sac de levage avec de l’air et inspectez les composants de surveillance pour l’intégrité structurelle. Assurez-vous que les manilles sont bien assises et que les ancrages sont bien en place. Utilisez un fil de souris pour taper la souris sur toutes les chaînes.
      4. Connectez l’œil d’une courte longueur de ligne à double épissage à l’œil supérieur du système Arks avec une chaîne. Connectez une bouée d’amarrage gonflable polyforme à l’autre extrémité de cette ligne à l’aide d’une manille (dossier supplémentaire 1-Figure S25).
      5. Remplissez la bouée d’amarrage avec de l’air à l’aide d’un adaptateur de buse d’air basse pression standard fixé à une bouteille d’air comprimé jusqu’à ce qu’elle soit remplie d’air à environ 75 %.
      6. Évacuez lentement l’air du sac de levage et retirez-le du système.
      7. Ajouter des bouées d’amarrage plus grandes ou plus nombreuses pour les systèmes Arks utilisant des ARMS calcaires ou pour compenser l’accumulation de masse biologique.
    5. Attachement des ARMES aux Arches
      1. Récupérez l’ARMS du lieu d’ensemencement et placez-le dans des caisses à lait tapissées de mailles de 100 μm pour éviter la perte de petits invertébrés mobiles vivant dans l’ARMS.
      2. Transférez l’ARMS sur les sites des Arches dans des bacs d’eau de mer ombragée et fraîche.
      3. Placez les ARMS sur la plate-forme supérieure ou inférieure des arches, en répartissant uniformément le poids sur la plate-forme.
      4. Passez les attaches de câble robustes à travers la plate-forme en fibre de verre moulée et la base de l’ARMS en PVC ou en calcaire et serrez pour fixer l’ARMS au cadre de l’arche (dossier supplémentaire 1-Figure S25).
  3. La structure de fréquence 2V (Shell)
    REMARQUE : Des instructions de fabrication détaillées, y compris des dessins techniques pour la fabrication des composants, sont fournies dans le Chapitre 3 de Fichier supplémentaire 1.
    1. Assemblage du cadre géodésique 2V
      1. Assemblez le cadre de montage de l’Arche conformément au guide fourni par VikingDome (fichier supplémentaire 1-Figure S11).
      2. Ajouter une rondelle à un boulon inoxydable 10/32 de 2,5 po de long. Insérez le boulon à travers l’un des deux trous à l’extrémité d’une jambe de force, en ajoutant un connecteur STAR à la face intérieure (trou spécifique aux jambes de force S1 ou S2) et fixez-le avec un écrou de verrouillage.
      3. Répétez l’opération pour le deuxième trou de boulon. Continuer sans serrer les écrous jusqu’à ce que la structure soit complètement assemblée (dossier supplémentaire 1-figure S12).
      4. Serrez le cadre de montage de l’Arche. À la fin de l’étape 2.3.1.1, les connexions strut-STAR seront desserrées et malléables. Commencez à serrer les écrous de verrouillage à l’aide d’une clé à douille (douille de 10 mm ou 3/8 po) et d’un tournevis à tête Philips.
      5. Continuez dans toute la structure jusqu’à ce que tous les écrous de verrouillage aient été serrés, l’insert en nylon de l’écrou de verrouillage étant complètement engagé sur les filetages des boulons.
      6. Ajouter des yeux de coussinet pour la fixation de la bride d’amarrage. Ajoutez un œil de tampon à la jambe de force S1 en acier inoxydable à la base de l’Ark et fixez avec quatre boulons en acier inoxydable à tête de plateau de 3 pouces.
      7. Ajouter 1/4 sur 20 écrous de verrouillage et serrer. Répéter l’opération pour un total de cinq points de raccordement d’amarrage (dossier supplémentaire 1-figure S17).
      8. Montez 10 plaques de base ARMS sur les connecteurs N2 STAR orientés vers le milieu. Placez un boulon de tête de plateau de 3 pouces à travers le trou central de la plaque de base ARMS. Ajoutez une entremontée en PVC gris à l’arbre de boulon et placez-la à travers le trou central du connecteur N2 STAR, avec la plaque de base à l’intérieur de la structure. Ajouter une laveuse et un écrou de verrouillage et serrer.
      9. Ajoutez deux supports et utilisez quatre boulons et écrous de verrouillage hexagonaux de 3 1/4 po pour fixer la plaque de base ARMS aux entretoises. Serrez tous les écrous de verrouillage. Conserver la même orientation pour toutes les plaques de base ARMS (dossier supplémentaire 1-Figure S15).
      10. Montez 20 plaques de base de plaques de corail sur les entretoises orientées vers le haut. Placez quatre boulons de tête hexagonale de 3 pouces à travers les trous de la plaque de base de la plaque de corail et fixez-les à la jambe de force à l’aide d’un support et d’un écrou de verrouillage. Répétez pour l’autre côté. Serrez les écrous de verrouillage pour les fixer (dossier supplémentaire 1-Figure S15).
      11. Ajoutez une canne centrale et un flotteur de chalut à la colonne vertébrale centrale de l’arche. Insérez une tige de fibre de verre non filetée de 8 pieds de long dans les connecteurs STAR modifiés avec un segment de tuyau soudé à la base de l’arche. Ajoutez une rondelle de 1 po et un flotteur de chalut non modifié sur la tige de fibre de verre non filetée à l’intérieur de la structure. Terminez l’insertion de la tige à travers le connecteur STAR supérieur de l’Ark.
      12. Placez les boulons à travers le tube métallique sur les connecteurs STAR modifiés et les écrous de verrouillage à la tige de verrouillage à l’intérieur de l’arche. Ajoutez une pince de tube verte bien ajustée sous le flotteur du chalut (haut de l’arche) et serrez.
      13. Montez des flotteurs de chalut modifiés à l’intérieur des connecteurs N2 et N1 STAR orientés vers le haut modifiés avec un trou central de 1 po. Ajoutez une rondelle en fibre de verre à l’extrémité la plus longue de la tige de fibre de verre filetée exposée.
      14. Fixez à travers le trou de connecteur STAR modifié de sorte que le chalut fasse face à l’intérieur de la structure. Ajoutez une autre rondelle en fibre de verre et un écrou hexagonal en fibre de verre. Serrez à l’aide d’une clé et en tordant les flotteurs (dossier supplémentaire 1-Figure S16).
    2. Fixation du système d’amarrage au cadre géodésique
      1. Concevoir les lignes d’amarrage et le matériel pour assurer des connexions sécurisées entre la base de l’Arche et le système d’ancrage (voir la figure 1 par exemple).
        NOTE: Il est recommandé de concevoir le système d’amarrage de manière à ce que la ligne médiane de la structure de l’arche soit positionnée à une profondeur de 10 m.
      2. Connectez chaque œil de tampon à la base de la structure de l’arche à l’œil épissé à la fin d’une longueur à double épissage d’une raie spectrale de 3/4 po avec une manille en acier inoxydable à haute résistance de 7/16 po (dossier supplémentaire 1-figure S17).
      3. À l’aide d’une manille à goupille à vis de 1/2 po, connectez l’autre extrémité de chaque raie spectrale à l’un des deux Masterlinks en acier inoxydable, de sorte que chaque maillon ait deux ou trois connexions.
      4. Fixez la manille pivotante 3/4 in au bas du Masterlink et l’œil d’une ligne de nylon 1 in épissée avec un dé à coudre en acier inoxydable.
      5. Attachez un 3/4 de manille à l’œil et dé à coudre à l’autre extrémité de la ligne de nylon. Cette manille se connectera au système d’ancrage (fichier supplémentaire 1-Figure S17).
    3. Transport de l’arche 2V vers le site de déploiement
      REMARQUE: Le déploiement de l’arche de coquille nécessite un navire avec une poupe plate et des moteurs in-bord, de sorte que l’arche peut être roulée hors du pont du bateau et dans l’eau, ou un navire avec un grand bosset ou un cadre en A.
      1. Transportez l’Arche via un camion à plate-forme jusqu’au quai ou à la marina.
      2. Chargez l’arche sur le navire à l’aide d’un chariot élévateur de taille appropriée (dossier supplémentaire 1-figure S21).
      3. Attacher les lignes d’amarrage et le matériel, y compris les lignes descendantes et le matériel de fixation au système d’ancrage du fond marin, à la base de l’arche.
      4. Transporter l’arche jusqu’au site d’ancrage (Figure 3). Préparez une ligne approximativement de la même longueur que la profondeur du système d’ancrage avec une manille à une extrémité et une bouée à l’autre extrémité.
      5. Fixez l’extrémité manille de la ligne au système d’ancrage, l’extrémité de la bouée flottant à la surface.
      6. Faites rouler l’Arche en toute sécurité du pont arrière dans l’eau ou déployez l’Arche dans l’eau avec un bossoir ou un cadre en A. Fixer l’extrémité de la bouée de la ligne à l’arche à flottabilité positive de telle sorte que la structure flotte au-dessus du système d’ancrage.
    4. Fixation de l’arche au système d’amarrage
      REMARQUE : À ce stade, la structure de l’Arche flotte à la surface au-dessus du site d’ancrage avec les éléments de flottabilité intégrés (flotteurs) assurant la flottaison. Les tâches suivantes sont effectuées sous l’eau sur SCUBA et nécessitent une équipe d’au moins trois plongeurs et deux membres du personnel de soutien de surface.
      1. Fixez le bloc supérieur d’un bloc et d’un système de poulies à un point de fixation sécurisé à la base de l’arche, en débobinant la poulie tout en descendant vers le fond marin, puis fixez le bloc inférieur au système d’ancrage (dossier supplémentaire 1-Figure S19).
      2. Tirez la ligne à travers le bloc inférieur pour engager la poulie, tirant l’arche en profondeur. La ligne doit être verrouillée dans le taquet à chaque traction (dossier supplémentaire 1-Figure S19).
        REMARQUE: Pour les systèmes Arks avec une flottabilité positive initiale élevée, utilisez un système de bloc et d’attaque 6: 1 pour un achat maximal. Des poids peuvent également être temporairement attachés au système Arks pour réduire la force de flottabilité nécessaire pour couler la structure.
      3. Continuez à tirer l’arche en profondeur jusqu’à ce que le matériel de fixation de la ligne descendante et de l’amarrage puisse être connecté au système d’ancrage. Utilisez du fil pour taupier toutes les chaînes.
      4. Inspectez tous les composants d’amarrage pour en vérifier l’intégrité. Assurez-vous que les manilles sont bien insérées et que les ancrages sont bien en place.
      5. Transférez lentement la tension du bloc et de l’attaque au système d’amarrage. Retirez le bloc et le palan, les poids et la ligne de bouée.
    5. Attachement des ARMES aux Arches
      1. Récupérez l’ARMS du lieu d’ensemencement et placez-le dans des caisses à lait tapissées de mailles de 100 μm pour éviter la perte de petits invertébrés mobiles vivant dans l’ARMS. Transférez l’ARMS sur les sites des Arches dans des bacs d’eau de mer ombragée et fraîche.
      2. Manœuvrez les ARMS à travers l’une des plus grandes ouvertures triangulaires près de la ligne médiane de l’Arche de sorte que l’ARMS soit à l’intérieur de la structure. Tenez fermement les ARMS à l’une des plaques de base blanches montées à l’intérieur du cadre de l’arche.
      3. Fixez un boulon hexagonal en acier inoxydable de 1/2 po de 13 po de long, de 1,75 po, à travers un trou d’angle ouvert de la plaque de base ARMS et la plaque de base HDPE sous-jacente blanche sous-jacente, fixez un écrou de verrouillage en acier inoxydable au boulon dépassant de l’autre côté et serrez-le jusqu’à ce qu’il soit bien ajusté. Répéter l’opération pour les trois autres côtés (figure 2D).
      4. Poussez l’ARMS d’avant en arrière pour assurer une fixation ferme.
    6. Attachement des coraux aux Arches
      1. Fixez les plaques de corail contenant des coraux époxydés à la tuile de calcaire aux plaques de base HDPE de la plaque de corail à l’extérieur de l’arche en utilisant 2 pouces de long, 1/4 in-20, boulons de tête hexagonaux en acier inoxydable, une rondelle et un écrou de verrouillage aux quatre coins.
      2. Serrez les écrous de verrouillage à l’aide d’une clé à douille pour fixer la plaque de corail en place.

3. Surveillance et maintenance des arches de corail

REMARQUE : Des instructions de fabrication détaillées, y compris des dessins techniques pour la fabrication des composants, sont fournies à la section 7 du dossier supplémentaire 1.

  1. Mesure du poids dans l’eau des arches
    1. Fixer le capteur de pesage submersible à un système de poulies de bloc et d’attaque pour transférer temporairement la tension sur la ligne d’amarrage au système de jauge de contrainte.
    2. Fixez la base du bloc et l’équipement à un endroit sûr sur le système d’amarrage de l’Arche, tel qu’un point de manille intermédiaire ou à l’ancre du fond marin. Fixez le haut du capteur de pesage à un emplacement sûr sur le cadre de montage de l’Ark (fichier supplémentaire 1-Figure S33).
    3. Sans enlever ou modifier les composants d’amarrage de l’Arche, tirer la ligne à travers le bloc et s’attaquer au système de poulies de manière à ce que la tension soit transférée du système d’amarrage de l’Arche au système de poulie, en fermant la ligne à chaque traction (dossier supplémentaire 1-Figure S33).
    4. Assurez-vous que la ligne d’amarrage est complètement relâchée pour permettre à la jauge de contrainte de recueillir des mesures de tension (dossier supplémentaire 1-Figure S33).
    5. Transférez lentement la tension du système de poulies de bloc et d’attelage à la ligne d’amarrage de l’Arche, en vérifiant que les manilles et autres composants d’amarrage sont correctement installés et sécurisés.
    6. Pour la collecte de données à long terme, intégrez un capteur de pesage dans le système d’amarrage en tant que composant « en ligne ». Changez périodiquement les centrales de mesure pour récupérer les données.
  2. Maintenance à long terme des Arches
    1. Effectuer des inspections de routine du système d’amarrage des Arches et effectuer des travaux d’entretien au besoin.
      REMARQUE : reportez-vous à la figure S18 de fichier supplémentaire pour obtenir un exemple de liste de contrôle de maintenance. Un entretien semestriel est recommandé.
    2. Assurez-vous que les ancrages continuent de fournir une puissance de maintien maximale (c.-à-d. qu’ils ne reculent pas hors du substrat).
    3. Nettoyez les lignes d’amarrage des organismes salissants qui peuvent envahir et compromettre l’intégrité des lignes.
    4. Remplacez les composants dégradants, tels que les anodes sacrificielles, les manilles et les lignes d’amarrage, au besoin (Supplemental File-Figure S18).
    5. Ajouter une flottabilité supplémentaire au besoin en ajoutant des flotteurs fixes ou de l’air aux bouées d’amarrage existantes pour compenser l’accumulation de masse biologique.

Representative Results

Les méthodes ci-dessus fournissent des instructions d’assemblage et d’installation pour deux conceptions de systèmes Coral Arks. Les prototypes de chaque conception ont été assemblés et testés sur le terrain à San Diego, aux États-Unis, avant le déploiement à long terme afin d’évaluer les caractéristiques de traînée et d’optimiser l’intégrité structurelle en fonction des valeurs de résistance modélisées et empiriques. Les efforts de modélisation qui ont joué un rôle déterminant dans la sélection et le perfectionnement des deux géométries des Arks présentées ici, y compris les résultats des essais en soufflerie, des simulations hydrodynamiques et de la validation dans l’eau des valeurs modélisées à l’aide de structures prototypes, sont décrits en détail à la section 6 du dossier supplémentaire 1. Les résultats de la modélisation et des tests dans l’eau de la conception des arches « Shell » sont présentés ici. Deux structures de chaque conception ont ensuite été déployées sur des sites de terrain des Caraïbes à Porto Rico et à Curaçao (quatre structures Arks au total installées), et les coraux ont été transférés vers les structures. La qualité de l’eau, la communauté microbienne et les mesures de survie des coraux associées à la conception des arches « Shell » et à deux sites de contrôle du fond marin ont été recueillies à plusieurs moments sur une période de 6 mois pour caractériser et déterminer les changements dans les paramètres environnementaux et la santé des coraux associés aux structures des arches à la suite du recrutement naturel et de l’ajout d’ARMS ensemencés.

Caractéristiques de traînée des arches de corail
Il est important de comprendre les caractéristiques de traînée des arches de corail afin de concevoir une structure et un amarrage qui survivront à l’environnement cible. D’un point de vue structurel, la traînée hydrodynamique, combinée à la flottabilité nette, impose des charges à l’intérieur de l’ouvrage, notamment sur l’amarrage et son système d’ancrage. Nous avons effectué des mesures de modélisation et expérimentales pour estimer les caractéristiques de traînée des structures des Arches. Les résultats de ces tests pour la conception « Shell » des structures Arks sont détaillés ci-dessous. La modélisation a été réalisée en estimant la traînée des éléments individuels de la structure, en les additionnant, puis en combinant le résultat en un coefficient de traînée effectif comme indiqué dans l’équation (1) et l’équation (2):

Equation 1(1)

Equation 2(2)

où D total est la traînée totale de la structure estimée à partir de la somme des traînées de l’élément D i, CD est le coefficient de traînée global de la structure, est la densité du fluide, U est la vitesse d’écoulement de l’objet par rapport au fluide et A est la surface frontale de la structure. Dans ces calculs, les éléments étaient tous supposés être des cylindres, leur orientation par rapport à l’écoulement étant dictée par la géométrie verticale de la structure de l’Arche. La modélisation a été réalisée pour le même prototype de système « Shell » (une sphère géodésique de 2 V) qui a été utilisé pour les essais de remorquage (décrits ci-dessous) avant la construction des systèmes de terrain finaux. Le prototype avait une surface frontale totale d’environ 2,10 m2, et les résultats de la modélisation indiquaient un coefficient de traînée effectif pour l’ensemble de la structure d’environ 0,12. La traînée prédite par le modèle de la structure en fonction de la vitesse est représentée à la figure 4.

Des estimations expérimentales de la force de traînée de la structure qui serait subie sous différentes vitesses d’écoulement ont été obtenues en remorquant la structure de l’arche derrière un navire avec un capteur de pesage épissé en ligne avec la ligne de remorquage et un capteur d’inclinaison pour enregistrer les changements d’orientation de l’arche par rapport à l’axe vertical à une gamme de vitesses de remorquage. Avant le remorquage, le poids dans l’eau de la structure a été déterminé et suffisamment de poids supplémentaire a été ajouté à la structure pour simuler une flottabilité nette d’environ 200 kg (une cible initiale pour le système). Sur la base de la tension dans le câble de remorquage et de l’angle d’inclinaison de l’arche, la traînée (remorquage D) à chaque vitesse a été déterminée à l’aide de l’équation (3):

Equation 3(3)

où T est la tension mesurée à partir du capteur de charge et est l’angle d’inclinaison par rapport à l’axe vertical. La relation traînée en fonction de la vitesse qui en résulte est illustrée à la figure 4. Une courbe de traînée la mieux ajustée (de la forme D α U2; voir figure 4), combinée à des estimations de la surface frontale et de la densité de l’eau, a ensuite été utilisée pour déterminer le coefficient de traînée empirique de 0,13.

Le nombre de Reynolds lors de l’essai de remorquage (et la plage utilisée pour la modélisation) était compris entre 105 et 106, généralement dans les régimes d’écoulement turbulents. Les valeurs typiques du coefficient de traînée pour une sphère dans cette plage de nombres de Reynolds sont comprises entre 0,2 et 0,4. À des fins de comparaison, un graphique de la courbe de traînée pour une sphère avec un coefficient de traînée de 0,3 est représenté à la figure 4. Ainsi, les estimations modélisées et expérimentales du coefficient de traînée sont de l’ordre de deux à trois fois plus petites que pour une sphère, ce qui est cohérent avec le caractère plus ouvert de la structure.

Pour valider ces résultats modélisés, nous avons également effectué des mesures sur le terrain de la réponse de deux structures d’arches « Shell » à l’écoulement. Pour ce faire, le même capteur de pesage a été installé temporairement en ligne avec la ligne d’amarrage principale de l’Arche, un capteur d’inclinaison a été installé sur l’Arche et un compteur de courant a été installé sur le site pour surveiller simultanément la vitesse de l’eau. Les composantes de flottabilité et de traînée de la tension ont ensuite été calculées à partir de l’angle d’inclinaison et des mesures de la cellule de charge (figure 5). Les vitesses actuelles au cours de la période de mesure étaient relativement stables, à environ 20 cm/s, et l’ensemble de données était relativement court; Par conséquent, la moyenne des données a été calculée sur la période et utilisée pour comparer la réponse de la traînée et de la vitesse au champ aux estimations modélisées et expérimentales du remorquage. Ces résultats montrent que dans les conditions prévues sur le site de déploiement (vitesses d’écoulement allant jusqu’à 1,3 m/s lors d’une tempête typique), la force de traînée sur le système devrait être inférieure à 300 kg.

Les deux structures « Shell » à Vieques, Porto Rico, ont survécu à un impact direct de l’ouragan Fiona de catégorie 1 en septembre 2022 sans dommage apparent aux structures, à l’amarrage ou au système d’ancrage, fournissant un test in situ qui soutient la conception. Une bouée voisine (CARICOOS) a enregistré des vitesses de courant de 1,05 m/s à une profondeur de 10 m sur le site de déploiement, correspondant à une force de traînée d’environ 160 kg sur les systèmes d’amarrage. Les systèmes ont été conçus pour résister à une force de 1 600 kg (compte tenu de la capacité d’ancrage et de la résistance à la rupture des composants) et, par conséquent, ne devraient pas tomber en panne dans des conditions ambiantes ou de tempête typiques.

Surveillance de la flottabilité nette des arches de corail
La même approche décrite pour valider les caractéristiques de traînée des structures de l’Arche a également été utilisée pour développer une méthode de surveillance de la flottabilité nette des Arches. Tant que la structure physique de l’arche reste constante, la flottabilité nette fournit une approximation approximative pour surveiller la calcification globale de la communauté et, par conséquent, la croissance des coraux, ainsi qu’une mesure d’entretien pour déterminer si le système a une flottabilité positive suffisante pour compenser la croissance biologique au fil du temps. La composante de flottabilité (B) de la tension d’amarrage a été calculée à l’aide des données du capteur de jauge de contrainte et d’inclinaison de l’équation (4):

Equation 4(4)

où T est la tension mesurée à partir du capteur de charge et est l’angle d’inclinaison. La série chronologique résultante de la flottabilité nette est illustrée à la figure 5. Dans les conditions actuelles relativement stables présentes lors des événements de surveillance sur le terrain, nous avons constaté que les deux structures « Shell » Arks déployées à Vieques, Porto Rico, avaient des flottabilités nettes similaires de 82,7 kg ± 1,0 kg (Ark 1) et 83,0 kg ± 0,9 kg (Ark 2) en moyenne sur la période de surveillance (± un écart-type) après que tous les coraux et les unités ARMS ensemencées aient été transférés vers les structures 6 mois après le déploiement initial de la structure. Les résultats montrent qu’une surveillance à court terme pendant des périodes relativement stables d’écoulement de l’eau peut être utilisée pour déterminer la flottabilité nette dans le champ à ~1 kg près, ce qui devrait s’avérer utile à long terme pour surveiller les changements dans la biomasse.

Qualité de l’eau et dynamique des communautés microbiennes
Les paramètres associés à la qualité de l’eau et aux communautés microbiennes associées à la colonne d’eau ont été mesurés sur deux arches « coquilles » au milieu de l’eau, qui étaient ancrées dans 55 pieds d’eau avec le sommet des arches à une profondeur de 25 pieds, au large d’Isla Vieques, Porto Rico (figure 6C). Les paramètres de la qualité de l’eau, les abondances microbiennes et virales et la taille moyenne des microbes de deux arches ont été comparés aux mêmes paramètres de deux sites de « contrôle » du fond marin à proximité, qui étaient également à une profondeur de 25 pieds, mais beaucoup plus près du rivage (figure 6D). Les mesures montrées ont été recueillies immédiatement après l’installation des Arches avec un premier lot de coraux transloqués (novembre 2021) et 6 mois plus tard après le transfert d’un deuxième lot de coraux et d’ARMES ensemencés vers les Arches (mai 2022) ; ils ont ensuite été moyennés sur les deux sites (Arks et sites témoins) à des fins de comparaison. Comme les ARMS ensemencés ont été transférés aux Arks 6 mois après le déploiement, l’accumulation de communautés biologiques sur les structures au cours des 6 premiers mois a été associée à l’encrassement biologique et au recrutement naturel.

L’environnement des Arks présentait des intensités lumineuses diurnes moyennes plus élevées (figure 6A), des vitesses d’écoulement moyennes plus élevées (figure 6C), des concentrations de carbone organique dissous plus faibles (figure 6F) et des fluctuations plus faibles des concentrations d’oxygène dissous (figure 6G) que les sites témoins benthiques. Les Arches présentaient également des communautés microbiennes avec des ratios virus/microbes plus élevés que les sites témoins (Figure 7A), en raison d’une plus grande abondance de virus libres (Figure 7C) et d’une abondance plus faible de microbes (Figure 7B) dans l’environnement médian des Arches. Les communautés microbiennes sur les Arks étaient composées, en moyenne, de cellules physiquement plus petites que les communautés microbiennes sur les sites du fond marin (Figure 7D). Les différences de température entre les arches et les sites témoins n’étaient pas significatives (figure 6E). Toutes les tendances ci-dessus sont compatibles avec une meilleure qualité de l’eau et des communautés microbiennes plus saines sur les Arks que sur les sites témoins. Ces conditions ont persisté pendant les 6 premiers mois du déploiement, au cours desquels une communauté biologique naissante s’est développée sur les Arches à la fois par la translocation des nubbins coralliens et le recrutement naturel de la colonne d’eau et a connu des changements de succession, ainsi que par l’ajout d’ARMS ensemencés sur les structures au mois 6.

Survie des coraux
Une cohorte de coraux comprenant huit espèces et diverses morphologies a été distribuée aux Arches et aux sites témoins benthiques à la fois après l’installation des Arches (mois 0) et après l’ajout des ARMS ensemencés au mois 6. Les colonies parentes originales de chaque espèce de corail ont été fragmentées en nubbins (2-8 cm dans une dimension donnée) et attachés à des plaques de corail calcaire (quatre à cinq nubbins par plaque de 20 cm2) qui ont été réparties également dans les arches et les sites témoins, garantissant que les mêmes espèces et génotypes étaient représentés à la fois sur les sites des arches médiumiques et sur les sites témoins. La survie de ces coraux transloqués a été évaluée tous les 3 mois sur les Arks et les sites témoins. Neuf mois après la translocation de la première cohorte de coraux, plus de coraux étaient encore vivants sur les Arches (80%, Figure 8) par rapport aux sites témoins (42%, Figure 8).

Figure 1
Figure 1 : Schéma montrant les composants structurels de deux structures de l’Arche de Corail entièrement installées. À gauche, les structures des arches de corail « Shell » et « Two-Platform » (à droite) sont montrées, ainsi que deux méthodes pour fournir une flottabilité positive et deux méthodes d’ancrage. Abréviation : ARMS = Autonomous Reef Monitoring Structures. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 : Conception, déploiement et transfert des unités ARMS. (A-D) PVC ARMS et (E-H) Limestone ARMS des sites d’ensemencement du fond marin aux arches de corail. (A) Crédit photo : Michael Berumen. (B) Crédit photo : David Littschwager. Abréviations : PVC = chlorure de polyvinyle; ARMS = Structures autonomes de surveillance des récifs. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Figure 3 : Images représentant les étapes de déploiement de Coral Arks, y compris le transport vers le site et l’installation complète. (A-C) Systèmes de type Shell et (D-F) Systèmes de type Two-Platform. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4 : Caractéristiques de traînée des structures de l’arche « Shell » basées sur la modélisation, les essais expérimentaux de remorquage et la validation sur le terrain par rapport à la traînée d’une sphère de la même échelle approximative. « ARK1 » et « ARK2 » sont des structures identiques « Shell » Ark installées sur le même site à Vieques, Porto Rico. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5
Figure 5 : Valeurs de flottabilité nette mesurées pour deux arches « coquilles » à Vieques (Porto Rico). La vitesse de l’eau (axe de droite, couleurs moyennes), la flottabilité nette (axe de gauche, couleurs claires) et la traînée/tension calculée sur la ligne d’amarrage (axe gauche, couleurs sombres) pour l’arche 1 « Shell » (bleu) et l’arche 2 « Shell » (vert). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6
Figure 6 : Mesures de la qualité de l’eau associées aux arches « Shell » et aux sites de contrôle des fonds marins à Vieques, Porto Rico, immédiatement après l’installation et 6 mois après. (A) intensité lumineuse diurne, (B) vitesse du courant, (C, D) photos prises 6 mois après l’installation, (E) température, (F) carbone organique dissous, (G) changements dans les niveaux d’oxygène dissous dans les arches par rapport aux sites témoins sur 6 mois. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 7
Figure 7 : Mesures associées aux communautés microbiennes associées à la colonne d’eau sur les arches « Shell » et les sites de contrôle des fonds marins à Vieques, Porto Rico, immédiatement après l’installation et 6 mois après. (A) Rapport virus/microbes, (B) abondance des cellules bactériennes, (C) abondance du virus libre et (D) taille moyenne des cellules bactériennes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 8
Figure 8 : Proportion de coraux survivants sur les arches « Shell » et les sites de contrôle des fonds marins à Vieques, Porto Rico au cours des 9 premiers mois suivant la translocation. Les images représentent l’état d’une seule plaque corallienne sur les Arches (en haut) et sur les sites de contrôle benthiques (en bas) immédiatement après la translocation (à gauche) et 6 mois après la translocation (à droite). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Tableau 1 : Considérations relatives à la construction et à la conception d’ARMS. Abréviations : ARMS = Autonomous Reef Monitoring Structures (Structures autonomes de surveillance des récifs); PVC = chlorure de polyvinyle. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

Tableau 2 : Considérations relatives à la conception des arches de corail. Abréviations : PVC = chlorure de polyvinyle; ARMS = Structures autonomes de surveillance des récifs; PEHD = polyéthylène haute densité. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.

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Discussion

Les résultats représentatifs présentés ci-dessus démontrent que les arches de corail fournissent un habitat et des conditions de qualité de l’eau améliorées pour rassembler les communautés de récifs sur des plates-formes de recherche stables et in situ. Les arches et les sites de contrôle des fonds marins à la même profondeur présentaient des profils de qualité de l’eau toujours différents. Des vitesses de courant moyennes plus élevées et une distance plus éloignée de la côte ont réduit la sédimentation et la turbidité dans l’environnement médian des eaux aux sites des Arks (figure 6B), ce qui a probablement contribué aux concentrations plus faibles mesurées de carbone organique dissous sur les Arks (figure 6F). De plus, ces améliorations de la clarté de l’eau ont entraîné des intensités lumineuses diurnes élevées sur les Arks par rapport aux sites témoins (Figure 6A). Des fluctuations plus faibles de l’oxygène dissous indiquent une meilleure disponibilité de l’oxygène pour les coraux sur les Arks par rapport au benthos, en particulier la nuit (Figure 6G). Ces paramètres ont tous été associés à des améliorations de la survie des coraux 42, de la croissance 43,44,45 et de la récupération du stress 46,47 dans des travaux antérieurs et peuvent être liés à de meilleurs résultats de survie des coraux transférés vers les arches par rapport aux sites de contrôle benthiques (Figure 8 ). Le fait que ces conditions persistent même après l’accumulation d’une biomasse substantielle par encrassement biologique indique que les processus naturels de recrutement ne diminuent pas les caractéristiques améliorées de la qualité de l’eau de l’environnement médiotique. Les arches ont été déployées à 3 km au large des sites de contrôle benthiques et ont probablement bénéficié de la diminution des apports de sédiments d’origine terrestre, de nutriments et peut-être des pressions de pêche qui mettent à l’épreuve les sites côtiers. L’implantation d’arches dans des zones d’eau propre et à faible impact humain (telles que les zones offshore) peut fournir un meilleur cadre que les zones côtières fortement touchées pour propager la biodiversité des récifs pour des expériences au niveau du mésocosme.

Les résultats préliminaires suggèrent également que les arches médio-marines ont connu moins de microbialisation, un processus récifal central associé à la dégradation des habitats des récifs benthiques 4,48. Des apports élevés de nutriments et la surpêche ont été identifiés comme des moteurs des boucles de rétroaction trophique à l’échelle du récif dans lesquelles les communautés microbiennes énergétiquement déstabilisées prolifèrent, entraînant le retrait respiratoire de l’oxygène métaboliquement disponible et l’incidence accrue des agents pathogènes coralliens au benthos 6,49,50,51 . L’abondance réduite de virus libres sur les récifs microbiennes, qui servent de contrôle lytique primaire sur la croissance de la communauté microbienne, indique une rupture de la structure trophique qui favorise une expansion microbienneultérieure 52. Les microbes associés à la colonne d’eau sur les arches étaient à la fois moins abondants (figure 7B) et physiquement plus petits (figure 7D) que sur les sites du fond marin. Les Arks affichaient également des ratios virus/microbes plus élevés (Figure 7A), une abondance de virus libres (Figure 7C) et une disponibilité de l’oxygène dissous, en particulier la nuit (Figure 6G). Pris ensemble, ces résultats indiquent que l’environnement médian présentait moins de potentiel de microbialisation que les sites du fond marin. Les arches, en tant que mésocosmes sur lesquels les conditions environnementales peuvent être modifiées simplement par un ajustement vertical de la colonne d’eau, offrent la possibilité d’atténuer et d’explorer davantage les mécanismes microbiens et moléculaires de la dégradation des récifs.

Des sphères géodésiques de deux fréquences différentes ont été sélectionnées pour la conception des arches de corail présentées ici (Figure 1). La fréquence géodésique (1V, 2V, 3V) indique le nombre de sous-éléments répétitifs dans une sphère géodésique, les fréquences plus élevées correspondant à un nombre plus élevé de sous-éléments triangulaires. D’un point de vue structurel, les polyèdres géodésiques répartissent les contraintes mécaniques dans toute la structure, ce qui donne une résistance innée élevée pour leur taille53,54. Ces caractéristiques offrent une durabilité et une longévité élevées, mais se font au prix d’une traînée hydrodynamique plus élevée, ce qui peut entraîner des charges plus élevées sur le système d’amarrage. Du point de vue de l’habitat, la traînée générée par un système en Arche représente un indicateur de la diffusion de la quantité de mouvement dans la structure et, par conséquent, du degré de réduction du flux ambiant interne. Les résultats modélisés et validés expérimentalement indiquent une réduction de 40 % à 70 % de la vitesse d’écoulement à l’intérieur des arches « Shell » par rapport au champ d’écoulement environnant en raison de la génération d’écoulement turbulent à l’intérieur des structures (voir la section 6 du dossier supplémentaire 1). Bien que le niveau optimal de réduction du débit interne ne soit pas clair (et diffère selon la fréquence géodésique), les zones de débit réduit à l’intérieur de la structure sont importantes pour créer des habitats de niche 55,56, reminéraliser les nutriments 57,58 et favoriser la rétention et l’établissement des larves 59,60 . En général, les structures géodésiques plus grandes et à fréquence plus élevée, en particulier sur les sites d’installation les plus exposés, nécessitent des systèmes d’ancrage avec un pouvoir de maintien plus élevé et une plus grande redondance incorporée dans la conception structurelle.

Les résultats des mesures sur le terrain de la composante traînée de la tension sur le système d’amarrage « Shell » de l’arche correspondaient étroitement à ceux générés par les estimations modélisées et expérimentales du remorquage (figure 4) et se situaient bien dans les fourchettes de conception prévues. Ces résultats indiquent que les hypothèses du modèle hydrodynamique sont valides et que le modèle peut prédire les forces de traînée sur les plages de courant de fond. Cependant, bien que les écarts dans les données modélisées et expérimentales aient été faibles, la gamme des débits au cours de la période d’essai, qui étaient typiques des vitesses d’écoulement ambiantes non orageuses sur le site, n’a pas permis une validation rigoureuse sur l’ensemble du spectre de modélisation. Lors de la prévision des exigences de conception des systèmes Coral Arks, les efforts de modélisation devraient être combinés avec des informations sur la fréquence des tempêtes et l’exposition aux sites de déploiement prévus pour concevoir des structures et des systèmes d’amarrage capables de survivre aux forces hydrodynamiques prévues. Le travail de modélisation présenté ici peut être utilisé pour concevoir des systèmes Ark sur d’autres sites avec des entrées minimales (taille souhaitée de l’arche, fréquence et vitesses de courant moyennes sur le site de déploiement) en fournissant des coefficients de traînée et des forces maximales attendues sur le système d’amarrage et d’ancrage.

Les systèmes Arks et ARMS sont modulaires et peuvent être construits à différentes échelles et avec des matériaux alternatifs à ceux décrits ici. Bien que leur longévité ultime n’ait pas encore été déterminée, les arches de corail ont été conçues pour avoir un cycle de vie d’environ 10 ans. La composition matérielle des arches et des ARMS affecte la longévité des structures, le poids des systèmes et, par conséquent, la flottabilité requise pour compenser le poids et peut affecter la réponse des communautés d’encrassement précoce (dossier supplémentaire 1-figure S7). Par exemple, le calcaire fournit un substrat plus naturel pour la colonisation biologique sur l’ARMS et provient facilement et à peu de frais sur la plupart des îles carbonatées, mais il est plus fragile et plus lourd que d’autres matériaux tels que le PVC et la fibre de verre. Ces facteurs doivent être pris en compte par rapport aux caractéristiques propres au site pour concevoir des ARMS, des arches et des systèmes d’amarrage qui répondent le mieux aux résultats souhaités du projet.

Les sites de déploiement des arches de corail doivent également être choisis en fonction des objectifs du projet (c.-à-d. recherche, atténuation ou restauration). Les facteurs à prendre en compte pour la sélection du site comprennent l’accès aux matériaux, l’état ou l’état du récif, l’investissement / la participation de la communauté, la limitation des ressources, le soutien institutionnel et les exigences en matière de permis. Les arches de corail peuvent offrir des possibilités de répondre à des besoins spécifiques sur des sites qui (1) contiennent des récifs coralliens vivants qui sont en relativement mauvais état et bénéficieraient d’activités de restauration visant à améliorer le recrutement corallien, la couverture corallienne, la protection côtière ou les ressources alimentaires humaines; (2) avoir besoin de transférer des coraux vers un autre endroit, ce qui peut se produire, par exemple, lorsqu’il existe des exigences légales pour déplacer les coraux vivants des débris dont l’enlèvement est prévu (sur ces sites, les arches de corail peuvent être utilisées en collaboration avec, ou en soutien aux efforts de restauration et de plantation existants pour améliorer les résultats de la translocation); (3) exiger des recherches sur de nouvelles technologies de conservation et de restauration utilisant des arches de corail pour améliorer le succès des efforts locaux; ou (4) ont des conditions locales suffisamment distinctes (c’est-à-dire une ampleur différente de l’impact anthropique), ce qui signifie que les mésocosmes normalisés pourraient fournir des comparaisons significatives sur les processus et les interventions des récifs. Les approches spécifiques pour surveiller les aspects de l’écosystème des arches de corail tels que la croissance biologique, la diversité et la chimie de l’eau varieront d’un projet à l’autre en fonction des objectifs du projet et des variables spécifiques au site. Un aperçu représentatif de la surveillance scientifique des arches de corail menée à ce jour est fourni à la section 5 du dossier supplémentaire 1.

La conception des structures des arches de corail peut accueillir des coraux de presque toutes les espèces, tailles et âges et devrait fournir des conditions améliorées par rapport à celles d’un benthos de récif perturbé. Selon les taux de croissance et de calcification observés sur un système donné, l’ajout d’une flottabilité positive aux structures des Arches peut être nécessaire pour compenser la croissance biologique et réduire le risque de naufrage. Les structures médio-létiques à flottabilité positive peuvent être pesées à l’aide d’un capteur de charge de tension ou de compression, ou d’un jauge de contrainte, pour déterminer si le poids dans l’eau de la collectivité augmente (figure 5). Des mesures périodiques ou à long terme à l’aide du capteur de pesage peuvent compléter d’autres paramètres de croissance des coraux à résolution plus fine pour générer une mesure de croissance / calcification au niveau de la communauté et ont été incluses comme tâche d’entretien régulière pour déterminer si le système a une flottabilité positive suffisante pour compenser cette croissance biologique au fil du temps. Dans le cas où une arche installée ne peut plus être surveillée ou entretenue, elle pourrait être déplacée et / ou la flottabilité pourrait être supprimée pour permettre à l’arche d’être fermement attachée au benthos.

Les méthodes décrites ici fournissent aux chercheurs une boîte à outils polyvalente pour rassembler des communautés de récifs pélagiques qui peuvent être situées dans des endroits où la qualité de l’eau est améliorée. En modifiant la profondeur ou l’emplacement des structures des arches, les changements dans les paramètres de qualité de l’eau peuvent être liés expérimentalement aux changements dans la structure des communautés récifales et les trajectoires de succession. Cette caractéristique de conception permet aux chercheurs d’exploiter l’espace abondant et sous-utilisé dans l’environnement médicolique pour assembler et étudier les mésocosmes des récifs coralliens. L’utilisation d’ARMS ensemencés pour translocaliser la biodiversité cryptique et donner un « coup de pouce » au recrutement naturel d’invertébrés de pâturage mobiles fournit une solution fonctionnelle pour réduire l’encrassement biologique des algues et, par conséquent, la compétition benthique pour les coraux. L’utilisation de structures d’échantillonnage établies et normalisées comme composants de ce système apporte une valeur ajoutée en permettant le suivi à long terme des communautés cryptiques sur les arches et la comparaison avec les ensembles de données générés à l’aide d’ARMS comme outil mondial de recensement de la biodiversité.

Les arches de corail peuvent servir de plate-forme plus holistique, intégrée et autorégulée pour la propagation de la biomasse de coraux et d’invertébrés qui peut ensuite être plantée dans les récifs dégradés voisins et peut fournir un refuge sûr aux coraux pour croître et se reproduire dans des conditions de qualité de l’eau améliorées. Comme cela est actuellement démontré à Porto Rico, les arches peuvent améliorer les résultats de survie pour les projets d’atténuation impliquant le déplacement des coraux et de la biodiversité des récifs à partir d’éléments de débris ou de zones dégradées. Les arches sont pertinentes dans les projets à long terme en tant que méthode pour remplacer les habitats des populations de poissons, tester de nouvelles stratégies de conservation et préserver la biodiversité indigène des récifs. Dans le processus, les arches fournissent des outils polyvalents pour mener des études in situ des assemblages récifaux et de la succession écologique et peuvent générer de nouvelles informations sur la connectivité des récifs.

Disclosures

Les auteurs n’ont pas d’intérêts financiers concurrents ou d’autres conflits d’intérêts.

Acknowledgments

Nous remercions Mark Vermeij, Kristen Marhaver et la Fondation de recherche CARMABI à Curaçao pour avoir fourni des ressources, un soutien et des idées pour ce projet. Nous remercions le programme de restauration de NAVFAC Atlantic Vieques et l’équipe de Jacobs Engineering pour leur soutien logistique et technique substantiel dans l’installation, l’entretien et la surveillance des arches de corail à Vieques. Nous sommes également reconnaissants à Mike Anghera, Toni Luque, Cynthia Silveira, Natascha Varona, Andres Sanchez-Quinto, Lars ter Horst et Ben Darby pour leur aide et leur contribution constructive sur le terrain. Cette recherche a été financée par une bourse de chercheur en symbiose aquatique de la Gordon and Betty Moore Foundation à la FLR et par le programme de certification des technologies de sécurité environnementale du ministère de la Défense (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

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References

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Sciences de l’environnement numéro 191
Arches de récifs coralliens: un mésocosme <em>in situ</em> et une boîte à outils pour rassembler des communautés de récifs coralliens
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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).

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