Mercan Resif Arkları: Resif Topluluklarını Birleştirmek için Bir Yerinde Mezokozmos ve Araç Seti

Dünya genelinde, mercan resif ekosistemleri, yüksek biyolojik çeşitlilikli, mercan ağırlıklı bentik topluluklardan, çim ve etli makroalglerin hakim olduğu daha düşük çeşitlilikli topluluklara geçişler geçirmektedir ^1,2,3. Mercan resifi bozulma mekanizmalarını karakterize etmede on yıllardır kaydedilen ilerleme, mikrobiyal ve makroorganizma toplulukları arasındaki bağlantıların bu geçişlerin hızını ve şiddetini nasıl artırdığını ortaya koymuştur. Örneğin, resiflerin insan popülasyonları tarafından aşırı avlanması, aşırı fotosentetik olarak türetilmiş şekerlerin resif mikrobiyal topluluklarına enerji şönt verdiği, böylece patogenezi yönlendirdiği ve mercan düşüşüne neden olduğu trofik bir kaskad başlatır ^4,5,6. Bu trofik düşüş, su kalitesinin düşmesinden kaynaklanan resiflerdeki biyolojik çeşitlilik kaybı ile güçlendirilmiştir ^7,8. Mezokozmos düzeyindeki deneyler, biyolojik çeşitliliği artırarak ve su kalitesini iyileştirerek mercan resif topluluklarının trofik düşüşünü daha iyi anlamak ve hafifletmek için kullanılabilir, ancak lojistik zorluklar bu çalışmaların yerinde uygulanmasını zorlaştırmaktadır.

Resiflerdeki trofik düşüşün bir sonucu, çoğu karakterize edilmemiş ^7,9 olan kriptik biyolojik çeşitliliğin yaygın kaybıdır. Mercanlar, avcı savunması 10^{, temizlik} 11, rakip algleri otlatma^12,13 ve resif suyu kimyasının düzenlenmesi ^14,15'te ayrılmaz roller oynayarak sağlıklarını destekleyen çeşitli şifreli resif organizmalarına ("kriptobiyota") güvenirler. Yakın zamana kadar ve görsel araştırmaların metodolojik sınırlamaları nedeniyle, resif kriptobiyotası resif ekolojisi bağlamında yeterince temsil edilmemiş ve yeterince anlaşılmamıştır ve bu nedenle resifleri restore etme veya yeniden inşa etme çabalarında nadiren dikkate alınmaktadır. Son on yılda, Otonom Resif İzleme Yapıları (ARMS) adı verilen standartlaştırılmış yerleşim birimlerinin yüksek verimli dizileme yaklaşımlarıyla birlikte kullanılması, resif kriptobiyotasının daha iyi toplanmasını ve karakterize edilmesini sağlamıştır^16,17. ARMS, bilinen hemen hemen tüm mercan resifi biyoçeşitliliğinin temsilcilerini pasif olarak işe alır ve resif ölçeğindeki süreçlerde kriptik organizmaların sayısız işlevsel rolünün ortaya çıkarılmasına yardımcı olmuştur 9,18,19,20,21,22,23. Bu nedenle, bu yerleşim birimleri, trofik yapının korunması için gerekli olan otlatma, savunma ve yerel su kalitesinin iyileştirilmesi gibi biyolojik olarak aracılı mekanizmalara sahip daha sağlam resif topluluklarını bir araya getirmek için mercanların yanında kriptik resif biyotasının yerini değiştirmek için bir mekanizma sağlar.

Mercan baskın resifler yüksek ışıklı, düşük besleyici ve iyi oksijenli ortamlarda gelişir. Kentleşme, tarım ve aşırı avlanma gibi insan faaliyetleri,^24,25 akışındaki tortuları^, besinleri, metalleri ve diğer bileşikleri artırarak ve biyojeokimyasal döngüyü değiştirerek birçok mercan resifindeki su kalitesini düşürmüştür ²⁶. Buna karşılık, bu faaliyetler resif topluluklarını boğma, enerji tükenmesi, çökeltme ile ilişkili kirleticilerin verilmesi^27,28, mercanlarla rekabet eden makroalglerin büyümesini arttırma ²⁹, mikrobiyal patojenlerin bolluğunu arttırma^6,30,31 ve şifreli omurgasızları öldüren hipoksik bölgeler oluşturma yoluyla bozar^32,33 . Bu ve diğer "yerel etkiler", artan sıcaklıklar ve azalan pH, mercanlar ve diğer resif organizmaları için koşulları daha da kötüleştiren dahil olmak üzere okyanus koşullarındaki bölgesel ve küresel değişikliklerle birleşmektedir^34,35. Bentik-su arayüzünde, özellikle, bentik toplulukların solunum ve fotosentetik dinamikleri, pH ve çözünmüş oksijende diel dalgalanmalarına neden olur, bu da yüksek oranda bozulmuş resiflerde daha belirgin hale gelir, böylece bentik omurgasızların tahammül edemeyeceği koşullar yaratır^32,36,37,38 . Bu nedenle, uygun su kalitesi koşullarının sağlanması, işleyen resif topluluklarının bir araya getirilmesi için esastır, ancak artan sayıda resif, çeşitli bozulma durumlarında sıkışıp kaldığı için bu zor olmaya devam etmektedir.

Mercanların ve benthos üzerindeki temel kriptik taksonların karşılaştığı zorlukların çoğu, burada okyanus yüzeyi ile deniz tabanı arasındaki su sütunu ayarı olarak tanımlanan orta suya taşınma yoluyla aşılabilir. Orta su ortamında, su kalitesi^39,40 artar, çökelme azalır ve deniz tabanından uzaklık^, bentik metabolizma ile ilişkili parametrelerdeki dalgalanmaları azaltır. Bu özellikler, karasal olarak türetilmiş akıntı gibi kara tabanlı antropojenik etkilerin kıyıdan uzaklıkla giderek daha fazla seyreltildiği açık denizde hareket ederek daha da geliştirilir. Burada, orta sudaki iyileştirilmiş su kalitesi koşullarından yararlanan ve mercan resif topluluklarının montajı için demirli, pozitif yüzdürücü yapılar üzerinde şifreli biyolojik çeşitliliği içeren bir yaklaşım olan Coral Reef Arks'ı inşa etmek, dağıtmak ve izlemek için protokoller tanıtıyor ve sağlıyoruz.

Coral Reef Arks sistemleri veya "Arks" iki ana bileşenden oluşur: (1) benthos'un üzerinde yükselen askıya alınmış sert bir jeodezik platform ve (2) resif kriptobiyotasını yakındaki bentik alanlardan değiştiren organizma kaplı veya "tohumlanmış" ARMS, böylece translokasyonlu mercanlara daha çeşitli ve işlevsel bir resif topluluğu sağlamak için doğal işe alım süreçlerini tamamlar. Mukavemeti en üst düzeye çıkarmak ve yapı malzemesini (ve dolayısıyla ağırlığı) en aza indirmek ve resif matrisine benzer iç, türbülanslı bir akış ortamı oluşturmak için jeodezik bir yapı seçildi.

İki Karayip saha sahasına iki Arks tasarımı başarıyla kuruldu ve şu anda resif topluluğunun kurulması ve ekolojik ardıllık üzerine araştırmalar için kullanılıyor (Şekil 1). Coral Arks yapılarının uzun vadeli araştırma platformları olması amaçlanmıştır ve bu nedenle, bu makalenin birincil odak noktası, orta su ortamında stabilitelerini ve uzun ömürlerini en üst düzeye çıkarmak için bu yapıları yerleştirmek, kurmak, izlemek ve sürdürmek için protokolleri tanımlamaktır. Yapıların sürtünme özelliklerini değerlendirmek ve tasarımı beklenen hidrodinamik kuvvetlere dayanacak şekilde ayarlamak için modelleme ve su içi testlerin bir kombinasyonu kullanılmıştır. Kurulumdan sonra, resif toplulukları Arks'ta ve yakındaki bentik kontrol alanlarında, aktif translokasyon (mercanlar ve tohumlanmış ARMS birimleri) ve doğal işe alımın bir kombinasyonu ile aynı derinlikte kuruldu. Su kalitesi koşulları, mikrobiyal topluluk dinamikleri ve Arks'taki mercan hayatta kalma, erken ardışık dönem boyunca çeşitli zaman noktalarında belgelendi ve bentik kontrol bölgeleriyle karşılaştırıldı. Bugüne kadar, orta su Mercan Arks ortamı ile ilişkili koşullar, mercanlar ve bunlarla ilişkili şifreli konsorsiyumlar için aynı derinliklerdeki komşu bentik kontrol bölgelerine göre sürekli olarak daha elverişli olmuştur. Aşağıdaki yöntemler, sitelerin nasıl seçileceği ve Coral Arks yapılarının nasıl tasarlanacağı ve dağıtılacağı da dahil olmak üzere Coral Arks yaklaşımını çoğaltmak için gereken adımları açıklamaktadır. Coral Arks'ı izlemek için önerilen yaklaşımlar Ek Dosya 1'e dahil edilmiştir.

NOT: Teknik çizimler, diyagramlar ve fotoğraflar dahil olmak üzere ARMS ve Coral Arks yapılarının üretimi, dağıtımı ve izlenmesi ile ilgili ayrıntılı bilgiler Ek Dosya 1'de verilmiştir. Arks ve ARMS yapılarının kurulumu da dahil olmak üzere su altı çalışmalarını içeren protokolün bölümlerinin, üç dalgıç (SCUBA'da) ve iki yüzey destek personelinden oluşan bir ekip tarafından yürütülmesi önerilir.

1. SİLAHLARIN montajı ve konuşlandırılması

NOT: ARMS, resif sert tabanlı substratların üç boyutlu karmaşıklığını taklit eden PVC veya kireçtaşı taban malzemelerinden yapılmış yaklaşık 1 ft³ (30^cm3) yapılardır. Tablo 1 , farklı proje değerlendirmeleri göz önüne alındığında ARMS için iki tasarımı tartışmaktadır. ARMS'nin, kriptik biyota ile kolonizasyonu en üst düzeye çıkarmak için Arks'a transferden önce 1-2 yıl boyunca konuşlandırılması önerilir.

1. PVC KOLLAR
   NOT: Bu protokolde atıfta bulunulan (ve Malzeme Tablosunda listelenen) kullanıma hazır bileşenler, emperyal birimler kullanılarak açıklanmıştır. Fabrikasyon malzemeler metrik birimler kullanılarak tanımlanır. Bileşenlerin üretimi için teknik çizimler de dahil olmak üzere ayrıntılı imalat talimatları, Ek Dosya 1'in Bölüm 1'inde verilmiştir.
   1. Meclis
      1. Dört adet 1/4 in-20, 8 inç uzunluğunda, altıgen başlı cıvataları merkez deliklerinden 1/2 kalınlığında PVC taban plakası üzerine yerleştirin; Ardından, cıvatalar dikey olarak yukarı bakacak şekilde ters çevirin.
      2. Her cıvataya bir naylon ara parça ekleyin ve ardından plakaya 1/4 kalınlığında, PVC 9 inç x 9 ekleyin. Bu, taban plakası ile ilk istifleme plakası arasında açık bir tabaka oluşturur.
      3. Zıt köşelerdeki iki cıvata üzerine uzun bir çapraz ara parça ekleyin ve ardından kalan cıvataların üzerine bir "X" oluşacak şekilde iki kısa çapraz ara parça ekleyin. Kapalı bir tabaka oluşturmak için başka bir PVC istifleme plakası ekleyin.
      4. Cıvatalara yedi ila dokuz plaka katmanı eklenene kadar açık ve kapalı katmanlar arasında geçiş yaparak adım 1.1.1.2 ve adım 1.1.1.3'ü tekrarlayın (Ek Dosya 1-Şekil S5).
      5. Her cıvatanın üstüne bir yıkayıcı, bir altıgen somun ve bir naylon uç kilit somunu ekleyin ve güvenli bir şekilde sıkın.
   2. Dağıtım için, monte edilmiş PVC ARM'leri hedef dağıtım bölgesine taşıyın, küçük mobil omurgasızları tutmak için aktarım sırasında ARMS'yi 100 μm ağ ile kaplayın (Ek Dosya 1-Şekil S6). Sağlıklı mercan resif topluluklarına yakın bir yerde resif sert tabanlı substratın bir parçasını bulun.
      NOT: Belirli konuşlandırma alanları, ABD sularında Nesli Tükenmekte Olan Türler Yasası listelenen türler için kritik habitatlardan kaçınmak gibi yerel düzenlemeler ve izin şartları göz önünde bulundurularak seçilmelidir.
      1. İnşaat demiri ve bir tokmakta 1/2 uzunluğunda 3 tane kullanarak, inşaat demirini hafifçe dışa doğru açılı olarak taban kireçtaşına vurarak ARMS'yi dört köşedeki benthos'a sabitleyin, böylece inşaat demiri taban plakasının kenarına karşı gerginlik oluşturur (Şekil 2A, B).
      2. Alternatif olarak, ARMS'nin zincirlerini ağır hizmet tipi kablo bağları kullanarak bağlayın ve zincirlerin uçlarını sertleştirilmiş beton torbalarla sabitleyin (Şekil 2C ve Ek Dosya 1-Şekil S6).
2. Kireçtaşı KOLLARI
   1. Montaj için, bitmemiş kireçtaşı veya traverten karolarda 12 inç x 12 ile başlayın (Şekil 2). Kireçtaşı ARMS'nin iç kısmının istenen karmaşıklığını belirleyin.
      NOT: 2^cm3 küp kullanılması tavsiye edilir. Alternatif tasarımlar ve dikkat edilmesi gereken noktalar Ek Dosya 1'in 2. Bölümünde verilmiştir.
      1. Islak bir karo testeresi kullanarak, birkaç bitmemiş fayansı 2 cm² kare ara parçaya (~ 250) kesin.
      2. Traverten karoları ARMS katmanları için istenilen şekle kesin. PVC ARMS'ye benzer şekilde, karelerde 12 inç x 12 kullanın ve 1 ft³ küp oluşturmak için bunları ara parçalarla katmanlayın (Ek Dosya 1-Şekil S8).
      3. İki parçalı, toksik olmayan bir deniz sınıfı epoksi kullanarak, daha küçük traverten parçalarını önceden çizilmiş bir ızgara deseni boyunca daha büyük bir traverten katmanlama plakasına yapıştırın.
      4. Bir araya getirildiğinde istenen ARMS yüksekliğine ulaşan birkaç katman hazırlayın. Epoksinin üreticinin tavsiyelerine göre sertleşmesine izin verin.
      5. ARMS istifleme plakalarını, her katmanı üstündekine yapıştırmak için epoksi kullanarak monte edin.
         NOT: ARMS yüksekliği, istenen ağırlığa ve dahili karmaşıklığa bağlı olarak değişecektir. Yaklaşık 1 ft^3'lük bir son boyut önerilir.
      6. Epoksinin yerleştirmeden önce 24 saat boyunca doğrudan güneş ışığından kurtulmasına izin verin.
   2. Dağıtım için, monte edilen Kireçtaşı ARMS'yi hedef dağıtım bölgesine taşıyın. Sağlıklı mercan resif topluluklarına yakın bir yerde resif sert tabanlı substratın bir parçasını bulun.
      NOT: Belirli konuşlandırma alanları, ABD sularında Nesli Tükenmekte Olan Türler Yasası'nda listelenen türlerin kritik yaşam alanlarından kaçınmak gibi yerel düzenlemeler ve izin şartları göz önünde bulundurularak seçilmelidir.
      1. ARMS'yi bir süt kasası ve kaldırma torbası kullanarak benthos'a taşıyın. Kireçtaşı ARMS'ı ölü resif matrisine (canlı kaya) takın. Kumlu dip habitatlarından ve çim algleri veya bentik siyanobakteriyel paspaslar tarafından yoğun şekilde kolonize edilenlerden kaçının.
      2. Kireçtaşı ARMS'ı dalga hareketlerinden ve fırtına dalgalanmalarından korumak için kayalık çıkıntıların ve çıkıntıların yanına yerleştirin.

2. Coral Arks montajı ve dağıtımı

NOT: Tablo 2 , farklı proje parametreleri göz önüne alındığında Coral Arks'ın tasarım hususlarını tartışmaktadır. Alt elemanların boyutları (destekler, göbekler, platformlar, demirleme bileşenleri ve pozitif yüzdürme), nihai Coral Ark yapılarının istenen boyutuna ve ağırlığına bağlı olarak değiştirilebilir.

1. Ankraj sisteminin montajı
   NOT: Ankraj sistemini, Ark tasarımı, fırtına frekansı, alt tip, sahaya maruz kalma, projenin süresi ve sürükleme, akımlar ve kaldırma kuvveti nedeniyle beklenen kuvvetler gibi sahaya ve projeye özgü hususlara göre seçin. Bağlama sistemi seçimiyle ilgili bilgiler için PADI^41'e bakın.
   1. Kumlu tabanda ve gevşek moloz habitatlarında kum vidaları kullanın.
      1. Kum vidalarını benthos'a taşıyın. Kum vidasını dik durun, ilk disk kum veya gevşek molozlarla kaplanana kadar kum vidasını bükün ve gömün.
      2. Ankrajın gözünden 5 fit uzunluğunda bir metal dönüş çubuğu yerleştirin, böylece dönme çubuğunun çoğunluğu gözün bir tarafından yapışır.
      3. Benthos üzerinde daireler çizerek yürürken veya yüzerken, kum vidasını sadece göz benthos'tan yapışana kadar substrata vidalayın (Ek Dosya 1-Şekil S20).
      4. Daha fazla tutma gücü için bir zincir dizginle bağlanmış üçgen bir desende üç kum vidası takın (Ek Dosya 1-Şekil S20).
   2. Halas çapalarını sert taban ve karbonat bazlı kaya habitatlarında kullanın.
      1. 9-12'yi göz cıvatalarında ve dalgıç bir matkapla (elektrikli veya pnömatik) ankraj alanına taşıyın.
      2. Dalgıç matkabı ve 1 çapında bir duvar deliği testeresini kullanarak taban kayasına 9 inç derinliğinde ve 1 geniş deliği delikli bir delik açın. Bir hindi basteri kullanarak fazla substratı delikten periyodik olarak temizleyin.
      3. Deliği Portland çimentosu veya deniz sınıfı epoksi ile doldurun. Göz cıvatası milini deliğe itin ve kalan boşlukları çimento veya epoksi ile doldurun.
      4. Çimento / epoksi 5 gün boyunca kürlenmesini bekleyin.
      5. Daha fazla tutma gücü için, bir zincir dizgini ile bağlanmış üçgen bir desende üç Halas ankrajı takın.
   3. Mevcut demirleme blokları veya ağır enkaz elemanları olan alanlarda blok tipi demirleme kullanın.
      NOT: Yeni bir bağlama bloğunun montajı, mavnaya monte edilmiş vinç gibi ticari sınıf kurulum ekipmanı gerektirir ve daha küçük kapsamlı projeler için önerilmez.
      1. Bağlama sistemini mevcut ağır enkaz elemanlarına (batık kaplar, motor blokları) veya mevcut demirleme bloğu gözlerine donanım ve mücadele yoluyla takın.
      2. Metal bağlama bileşenlerinin benzer metallerden yapıldığından ve kurban anotlar kullanılarak galvanik korozyona karşı korunduğundan emin olun.
2. 1V frekans yapısı (İki Platform)
   NOT: Bileşenlerin üretimi için teknik çizimler de dahil olmak üzere ayrıntılı imalat talimatları Bölüm 4 in Ek Dosya 1. Bu protokolde atıfta bulunulan kullanıma hazır bileşenler (ve Malzeme Tablosu) emperyal birimler kullanılarak tanımlanmıştır.
   1. 1V jeodezik çerçevenin montajı
      1. 1/4-20 paslanmaz çelik altıgen somunu, cıvatanın tepesine giden yolun 3/4'ünde 1/4-20 2,5 paslanmaz çelik cıvata üzerine vidalayın. Cıvatayı, gergi üzerindeki içeriye bakan deliklerden birine yerleştirin.
      2. Bir kilit somununu vidanın diğer tarafına sabitleyin ve göbeğin dikme uzunluğundan aşağı kaymasını önlemek için PVC ile güvenli bir şekilde eşleşene kadar sıkın.
      3. Dikmenin karşı tarafı ve kalan 29 dikme için tekrarlayın.
      4. Her bir payandanın ucunu göbeklerdeki deliklerden birinden itin ve gergi üzerindeki dış delikten başka bir cıvata sabitleyin, gerginin göbeğin dışına kaymasını önlemek için bir kilit somunu ile bitirin (Ek Dosya 1-Şekil S24).
      5. Bir göbekteki beş dikmenin tümü için tekrarlayın ve ardından jeodezik küre monte edilene kadar göbekler ve destekler eklemeye devam edin (Ek Dosya 1-Şekil S24).
      6. 1/8'i paslanmaz çelik tel halattan çıkarın ve desteklerden geçirmeye başlayın. Naylon kablo bağlarından yaklaşık gümüş dolar büyüklüğünde 12 döngü oluşturun - her göbek için bir tane. Tel halat desteklerden geçirilirken, ipi göbekteki fermuar bağı halkasından geçirin ve ardından bir sonraki payandaya devam edin.
         NOT: Bazı destekler tekrarlanacaktır.
      7. Tel halat, her köşenin ortasına fermuarlı bağ halkası ile bağlanan tüm desteklerden geçirilene kadar diş açmaya devam edin.
      8. Kabloyu başlangıç noktasına geri takın. Penseleri kullanarak, fermuar bağı halkalarını mümkün olan en küçük boyuta küçültmek için çekin, tel halatın uzunluklarını birbirine yaklaştırın. Tüm tel halat uzunluklarına 1/2 paslanmaz çelik kablo kelepçesi takın ve güvenli bir şekilde sıkın.
      9. Yapının tüm köşeleri için tekrarlayın.
      10. Tel halatın başlangıç uzunluğunu uç uzunluğuyla eşleştirin ve kablo kelepçelerinde üç 1/2 kullanarak bunları birbirine kenetleyin.
          NOT: Tel halat (kopma mukavemeti: 2.000 lb) artık yapıya yerleştirilen yükün çoğunu desteklemeli ve önemli ölçüde güçlendirmelidir.
      11. Her iki ucunda bir göz üzerine hidrolik olarak kaydırılmış paslanmaz çelik kabloda 3/8'lik iki uzunluktan oluşan arma sistemini ekleyin. PVC uç kapaklarını, kablonun tüm Ark uzunluğu boyunca geçeceği şekilde, bağlama / şamandıra hattı ataşmanları için üstte ve altta gözler olacak şekilde salıncaklar arasına yerleştirin. Ortadaki bir turnbuckle sistemi, iki uzunluktaki paslanmaz kabloyu birbirine bağlar.
      12. Kablonun alt uçlarını Ark'ın üst ve alt kısımlarından geçirin ve uç kapakları bir tokmak kullanarak üst ve alt göbeklere takın. Göz cıvatalarını döner tokaya vidalayın ve sistemi sert hale getirmek için yapı üzerinde yeterli gerginlik olana kadar sıkın (Ek Dosya 1-Şekil S24).
      13. Platformun kenarlarını Ark desteklerine sabitlemek için ağır hizmet tipi 250 lb fermuarlı bağlar kullanarak iki yarım beşgen halinde kesilmiş her bir kalıplanmış fiberglas ızgarayı Ark'ın iç kısmına ekleyin (Ek Dosya 1-Şekil S24).
      14. Yapının altına, fiberglas platformun her iki yarısını birleştirecek şekilde bir uzunlukta fiberglas I-beam yerleştirin. İki adet 1/4 in-20 paslanmaz çelik U-cıvata kullanarak platformun alt tarafına sabitleyin.
      15. Diğer dört I-beam için tekrarlayın, bunları platformun uzunluğuna eşit olarak dağıtın. Bu, platformun iki yarısını birleştirir ve destekler ve tam bir beşgen oluşturur.
      16. Platformun kenarlarındaki ağır hizmet tipi fermuar bağlarını sıkın ve fazlalıkları kesin. Bu adımın sonunda, dahili platform Ark yapısına sıkıca entegre edilmiştir (Ek Dosya 1-Şekil S24).
      17. Döner tokanın uçlarını ve tüm prangaları fareyle kullanmak için paslanmaz çelik biçme teli kullanın. Bu adımın sonunda, Ark iki entegre platforma, donanım bağlantısı için üst ve alt ataşmanlara ve ankraj ve pozitif yüzdürme yoluyla yapılara yerleştirilen gerilim kuvvetinin büyük kısmını taşıyan merkezi bir kabloya sahip olacak.
   2. Demirleme hattının jeodezik çerçeveye tutturulması
      NOT: Bağlama sistemleri, tüm bireysel demirleme bileşenlerinin kopma mukavemeti, ortam ve aşırı çevre koşulları nedeniyle beklenen maksimum yükü aşacak şekilde tasarlanmalıdır. Demirleme sistemi tasarımında hidrodinamik modellemenin kullanımının açıklaması için temsili sonuçlara bakınız. Yükün Ark ve deniz tabanı ankraj sistemindeki birden fazla bağlantı noktasına dağıtılması önerilir, çünkü bu, bireysel elemanların arızalanması durumunda sisteme artıklık ekler.
      1. Ark tabanı ile ankraj sistemi arasında güvenli bağlantılar sağlamak için bağlama hatlarını ve donanımını tasarlayın (örnek için bkz. Şekil 1 ).
         NOT: Bağlama sisteminin, Ark yapısının orta çizgisi 30 m derinlikte konumlandırılacak şekilde tasarlanması önerilir.
      2. Çift eklenmiş bir çizginin üst kısmını bir zincirle Ark'ın temel gözüne bağlayın. Bu hattın tabanına yüksek mukavemetli, paslanmaz çelik döner bir pranga bağlayın (Şekil 1 ve Ek Dosya 1-Şekil S25).
      3. Çift eklenmiş bir çizginin üst kısmını döner kelepçenin tabanına bağlayın. Bu satırın alt kısmı bağlantı sistemine bağlanacaktır (Şekil 1 ve Ek Dosya 1-Şekil S25).
   3. Sandığın konuşlanma bölgesine taşınması
      1. Ark'ı düz yataklı bir kamyonla konuşlandırma alanına bitişik bir plaja (kum girişi ile kıyıya yakın konuşlandırma) veya bir tekne fırlatma alanına (gemi konuşlandırması) taşıyın.
      2. 220 lb'lik bir kaldırma torbasını, 1/2 pranga kullanarak Sandığın üst paslanmaz gözüne takın.
      3. Deniz tabanı ankrajına tutturmak için donanım da dahil olmak üzere bir demirleme hattını Sandığın tabanına takın.
      4. A-şasisi veya daviti olmayan bir gemiden konuşlandırmak için, Ark'ı tekneden ve suya kolayca yuvarlanabilecek şekilde gemiye yükleyin (yüksek tabancalı yaylardan veya dıştan takma motorlu kıçlardan kaçının).
      5. Kıyıdan konuşlandırmak için, Ark'ı, kaldırma torbasının hava ile doldurulabileceği yeterli bir derinliğe kadar suya yuvarlayın (Şekil 3).
      6. Sandığı yüzmek, çekmek veya yüzeydeki demirleme alanına taşımak (Şekil 3).
   4. Arkların demirleme sistemine bağlanması
      NOT: Bu aşamada, Ark sistemi bir kaldırma çantası ile ankraj sahasının üzerindeki yüzeyde yüzmektedir. Aşağıdaki görevler SCUBA üzerinde su altında gerçekleştirilir ve en az üç dalgıçtan oluşan bir ekip gerektirir.
      1. Havayı kaldırma çantasından yavaşça havalandırarak, ankraj sistemine kontrollü bir iniş gerçekleştirin.
      2. Sandığın tabanındaki demirleme donanımını ankraj sistemine takın.
      3. Kaldırma torbasını hava ile doldurarak Arks sisteminin pozitif kaldırma kuvvetini artırın ve izleme bileşenlerini yapısal bütünlük açısından kontrol edin. Prangaların düzgün bir şekilde oturduğundan ve ankrajların sıkıca yerine oturduğundan emin olun. Tüm prangaları farelemek için fare teli kullanın.
      4. Kısa, çift eklenmiş bir çizgi uzunluğunun gözünü Arks sisteminin üst gözüne bir pranga ile bağlayın. Bu hattın diğer ucuna bir poliform, şişirilebilir demirleme şamandırasını bir pranga ile bağlayın (Ek Dosya 1-Şekil S25).
      5. Bir midilli şişesine bağlı standart bir düşük basınçlı hava nozulu adaptörü kullanarak bağlama şamandırasını yaklaşık %75 oranında hava dolana kadar hava ile doldurun.
      6. Havayı kaldırma çantasından yavaşça boşaltın ve sistemden çıkarın.
      7. Kireçtaşı ARMS kullanan Arks sistemleri için veya biyolojik kütle birikimini telafi etmek için daha büyük veya daha fazla sayıda demirleme şamandırası ekleyin.
   5. ARMS'ın Arklara Bağlanması
      1. ARMS'yi tohumlama yerinden alın ve ARMS içinde yaşayan küçük mobil omurgasızların kaybını önlemek için 100 μm ağ ile kaplı süt kasalarına yerleştirin.
      2. ARMS'yi gölgeli, serin deniz suyu küvetlerinde Arks alanlarına aktarın.
      3. ARMS'yi Arks'ın üst veya alt platformuna yerleştirin ve ağırlığı platform boyunca eşit olarak dağıtın.
      4. Ağır hizmet tipi kablo bağlarını hem kalıplanmış fiberglas platformdan hem de PVC veya Kireçtaşı ARMS'nin tabanından geçirin ve ARMS'yi Ark çerçevesine sabitlemek için sıkın (Ek Dosya 1-Şekil S25).
3. 2V frekans yapısı (Shell)
   NOT: Bileşenlerin üretimi için teknik çizimler de dahil olmak üzere ayrıntılı imalat talimatları Bölüm 3 in Ek Dosya 1.
   1. 2V jeodezik çerçevenin montajı
      1. Ark montaj çerçevesini VikingDome'dan sağlanan kılavuza göre monte edin (Ek Dosya 1-Şekil S11).
      2. 2,5 inç uzunluğunda, 10/32 paslanmaz cıvataya bir yıkayıcı ekleyin. Cıvatayı bir dikmenin ucundaki iki delikten birine yerleştirin, iç yüze bir STAR konektörü ekleyin (S1 veya S2 desteklerine özgü delik) ve bir kilit somunuyla sabitleyin.
      3. İkinci cıvata deliği için bu işlemi tekrarlayın. Yapı tamamen monte edilene kadar kilit somunlarını sıkmadan devam edin (Ek Dosya 1-Şekil S12).
      4. Ark montaj çerçevesini sıkın. Adım 2.3.1.1'in sonunda, gergi-STAR bağlantıları gevşek ve dövülebilir olacaktır. Bir soket anahtarı (sokette 10 mm veya 3/8 soket) ve bir Philips başlı tornavida kullanarak kilit somunlarını sıkmaya başlayın.
      5. Tüm kilit somunları sıkılana kadar yapı boyunca devam edin, kilit somununun naylon eki cıvataların dişlerine tam olarak tutturulmuştur.
      6. Bağlama dizgininin tutturulması için ped gözleri ekleyin. Ark'ın tabanındaki paslanmaz S1 payandasına bir ped gözü ekleyin ve dört adet 3 inç tava başlı paslanmaz çelik cıvata ile sabitleyin.
      7. 1/4 in-20 kilit somunu ekleyin ve sıkın. Toplam beş bağlama bağlantı noktası için bu işlemi tekrarlayın (Ek Dosya 1-Şekil S17).
      8. 10 ARMS taban plakasını ortaya bakan N2 STAR konektörlerine monte edin. ARMS taban plakasındaki orta delikten 3'lü bir tava başlı cıvata yerleştirin. Cıvata miline gri bir PVC standoff ekleyin ve taban plakası yapının içinde olacak şekilde N2 STAR konektörünün orta deliğinden yerleştirin. Bir yıkayıcı ve bir kilit somunu ekleyin ve sıkın.
      9. İki braket ekleyin ve ARMS taban plakasını desteklere sabitlemek için altıgen başlı cıvatalarda ve kilit somunlarında dört adet 3 1/4 kullanın. Tüm kilit somunlarını sıkın. Tüm ARMS taban plakaları için aynı yönü koruyun (Ek Dosya 1-Şekil S15).
      10. 20 mercan plakası taban plakasını üste bakan desteklere monte edin. Mercan plakası taban plakasındaki deliklerden altıgen başlı cıvatalara dört adet 3 yerleştirin ve bir braket ve bir kilit somunu kullanarak payandaya sabitleyin. Diğer taraf için tekrarlayın. Sabitlemek için kilit somunlarını sıkın (Ek Dosya 1-Şekil S15).
      11. Ark'ın merkezi omurgasına merkezi bir çubuk ve trol şamandırası ekleyin. Ark'ın tabanında kaynaklı bir boru segmenti ile modifiye edilmiş STAR konektörlerine 8 feet uzunluğunda, dişsiz bir fiberglas çubuk yerleştirin. Çubuğu Ark'ın üst STAR konektöründen geçirmeyi bitirin.
      12. Cıvataları modifiye edilmiş STAR konektörlerindeki metal borudan ve kilit somunlarından Ark'ın içindeki kilit çubuğuna takın. trol şamandırasının altına (Sandığın üstü) sıkıca yeşil bir tüp kelepçesi ekleyin ve sıkın.
      13. Modifiye edilmiş trol monte etmek, üste bakan N2 ve N1 STAR konektörlerinin içinde yüzer ve 1 inç orta delikle değiştirilir. Açıkta kalan dişli fiberglas çubuğun uzun ucuna bir fiberglas yıkayıcı ekleyin.
      14. Trol yüzerinin yapının içine bakması için modifiye edilmiş STAR konektör deliğinden sabitleyin. Başka bir fiberglas yıkayıcı ve bir fiberglas altıgen somun ekleyin. Bir anahtar kullanarak ve şamandıraları bükerek sıkın (Ek Dosya 1-Şekil S16).
   2. Demirleme sisteminin jeodezik çerçeveye bağlanması
      1. Ark tabanı ile ankraj sistemi arasında güvenli bağlantılar sağlamak için bağlama hatlarını ve donanımını tasarlayın (örneğin bkz. Şekil 1 ).
         NOT: Demirleme sisteminin, Ark yapısının orta çizgisi 10 m derinlikte konumlandırılacak şekilde tasarlanması önerilir.
      2. Ark yapısının tabanındaki her bir ped gözünü, spektrum çizgisinde 3/4'lük çift eklenmiş bir uzunluğun sonundaki eklenmiş göze yüksek mukavemetli, 7/16 paslanmaz çelik pranga ile bağlayın (Ek Dosya 1-Şekil S17).
      3. 1/2 vidalı pim kelepçesi kullanarak, her spektrum hattının diğer ucunu iki paslanmaz çelik Masterlink'ten birine bağlayın, böylece her bağlantının iki veya üç bağlantısı vardır.
      4. 3/4 döner kelepçeyi Masterlink'in altına ve paslanmaz çelik bir zımba ile eklenmiş naylon çizgide 1'in gözüne takın.
      5. Göze 3/4 pranga takın ve naylon çizginin diğer ucunda çırpın. Bu pranga bağlantı sistemine bağlanacaktır (Ek Dosya 1-Şekil S17).
   3. 2V Ark'ın konuşlandırma sahasına taşınması
      NOT: Shell Ark'ın konuşlandırılması, Ark'ın tekne güvertesinden suya yuvarlanabilmesi için düz bir kıç ve içten takma motora sahip bir gemi veya büyük bir davit veya A-şasisine sahip bir gemi gerektirir.
      1. Ark'ı düz yataklı bir kamyonla rıhtıma veya yat limanına taşıyın.
      2. Ark'ı uygun büyüklükte bir forklift kullanarak gemiye yükleyin (Ek Dosya 1-Şekil S21).
      3. Deniz tabanı ankraj sistemine takmak için alt hatlar ve donanım da dahil olmak üzere demirleme hatlarını ve donanımını Sandığın tabanına takın.
      4. Sandığı demirleme yerine taşıyın (Şekil 3). Bir ucunda bir pranga ve diğer ucunda bir şamandıra ile ankraj sisteminin derinliği ile yaklaşık olarak aynı uzunlukta bir çizgi hazırlayın.
      5. Hattın kelepçe ucunu, şamandıra ucu yüzeyde yüzecek şekilde ankraj sistemine takın.
      6. Sandığı kıç güvertesinden güvenli bir şekilde suya yuvarlayın veya Ark'ı bir davit veya A-frame ile suya yerleştirin. Hattın şamandıra ucunu, yapı ankraj sisteminin üzerinde yüzecek şekilde pozitif yüzdürücü Ark'a takın.
   4. Sandığın demirleme sistemine bağlanması
      NOT: Bu aşamada, Ark yapısı, yüzdürme sağlayan entegre yüzdürme elemanları (şamandıralar) ile ankraj sahasının üzerindeki yüzeyde yüzmektedir. Aşağıdaki görevler SCUBA'da su altında tamamlanır ve en az üç dalgıç ve iki yüzey destek personelinden oluşan bir ekip gerektirir.
      1. Bir bloğun üst bloğunu takın ve kasnak sistemini Sandığın tabanındaki güvenli bir bağlantı noktasına tutun, deniz tabanına doğru inerken kasnağı biriktirin ve ardından alt bloğu ankraj sistemine takın (Ek Dosya 1-Şekil S19).
      2. Kasnağı devreye sokmak için çizgiyi alt bloktan çekin ve Ark'ı derinliğe çekin. Çizgi, her çekişte kelepçeye kilitlenmelidir (Ek Dosya 1-Şekil S19).
         NOT: Yüksek başlangıç pozitif kaldırma kuvvetine sahip Arks sistemleri için, maksimum satın alma için 6:1 blok ve mücadele sistemi kullanın. Ağırlıklar, yapıyı batırmak için gereken kaldırma kuvvetini azaltmak için geçici olarak Arks sistemine de bağlanabilir.
      3. Alt hat ve bağlama bağlantı donanımı ankraj sistemine bağlanana kadar Ark'ı derinliğe çekmeye devam edin. Tüm prangaları farelemek için tel kullanın.
      4. Tüm bağlama bileşenlerini bütünlük açısından kontrol edin. Prangaların düzgün bir şekilde oturduğundan ve ankrajların sıkıca yerine oturduğundan emin olun.
      5. Gerginliği yavaşça bloktan aktarın ve bağlama sistemine tutun. Bloğu çıkarın ve topuz, ağırlıklar ve şamandıra çizgisi ile mücadele edin.
   5. ARMS'ın Arklara Bağlanması
      1. ARMS'yi tohumlama yerinden alın ve ARMS içinde yaşayan küçük mobil omurgasızların kaybını önlemek için 100 μm ağ ile kaplı süt kasalarına yerleştirin. ARMS'yi gölgeli, serin deniz suyu küvetlerinde Arks alanlarına aktarın.
      2. ARMS'yi, Ark'ın orta çizgisine yakın daha büyük üçgen açıklıklardan birinden, ARMS'nin yapının içinde olacak şekilde manevra yapın. ARMS'yi Ark çerçevesinin içine monte edilmiş beyaz taban plakalarından birine sıkıca tutun.
      3. 1/2 in-13, 1,75 inç uzun, paslanmaz çelik altıgen başlı cıvatayı ARMS taban plakasının açık bir köşe deliğinden ve altta yatan beyaz, HDPE taban plakasından sabitleyin, diğer taraftan çıkıntı yapan cıvataya paslanmaz çelik bir kilit somunu takın ve sıkışana kadar sıkın. Diğer üç taraf için tekrarlayın (Şekil 2D).
      4. Sıkı bir şekilde bağlandığından emin olmak için ARMS'yi ileri geri itin.
   6. Mercanların Arklara bağlanması
      1. Kireçtaşı karosuna epoxied mercan içeren mercan plakalarını, 2 inç uzun, 1/4 in-20, paslanmaz çelik altıgen başlı cıvatalar, bir yıkayıcı ve dört köşede bir kilit somunu kullanarak Ark'ın dışındaki mercan plakası HDPE taban plakalarına sabitleyin.
      2. Mercan plakasını yerine sabitlemek için bir soket anahtarı kullanarak kilit somunlarını sıkın.

3. Coral Arks izleme ve bakım

NOT: Bileşenlerin üretimi için teknik çizimler de dahil olmak üzere ayrıntılı imalat talimatları, Ek Dosya 1'in 7. Bölümünde verilmiştir.

1. Arkların su içindeki ağırlığının ölçülmesi
   1. Dalgıç yük hücresini bir bloğa takın ve bağlama hattındaki gerilimin gerinim ölçer sistemine geçici olarak aktarılmasında kullanılmak üzere kasnak sistemini ele alın.
   2. Bloğun tabanını takın ve Ark demirleme sisteminde ara zincirleme noktası veya deniz tabanı ankrajı gibi güvenli bir yere tutun. Yük hücresinin üst kısmını Ark montaj çerçevesi üzerinde güvenli bir konuma takın (Ek Dosya 1-Şekil S33).
   3. Ark üzerindeki demirleme bileşenlerini çıkarmadan veya değiştirmeden, hattı bloktan çekin ve kasnak sistemini, gerilimin Ark demirleme sisteminden kasnak sistemine aktarılacağı şekilde tutun ve her çekişte hattı sıkıştırın (Ek Dosya 1-Şekil S33).
   4. Gerinim ölçerin gerilim ölçümlerini toplamasına izin vermek için bağlama hattının tamamen gevşetildiğinden emin olun (Ek Dosya 1-Şekil S33).
   5. Gerginliği bloktan yavaşça aktarın ve kasnak sistemini Ark bağlama hattına tutun, prangaların ve diğer demirleme bileşenlerinin düzgün bir şekilde oturduğundan ve sabitlendiğinden emin olmak için kontrol edin.
   6. Uzun vadeli veri toplama için, bir yük hücresini bağlama sistemine "sıralı" bir bileşen olarak entegre edin. Verileri almak için dataloggerları düzenli aralıklarla değiştirin.
2. Arkların uzun süreli bakımı
   1. Arks bağlama sisteminin rutin denetimlerini yapın ve gerektiğinde bakım çalışmaları yapın.
      NOT: Örnek bir bakım kontrol listesi için Ek Dosya-Şekil S18'e bakın. İki yılda bir bakım önerilir.
   2. Ankrajların maksimum tutma gücü sağlamaya devam ettiğinden emin olun (yani, alt tabakadan geri çekilmeyin).
   3. Hatların bütünlüğünü istila edebilecek ve tehlikeye atabilecek kirlenen organizmaların demirleme hatlarını temizleyin.
   4. Kurban anotlar, prangalar ve bağlama hatları gibi bozunan bileşenleri gerektiği gibi değiştirin (Ek Dosya-Şekil S18).
   5. Biyolojik kütle birikimini telafi etmek için mevcut demirleme şamandıralarına sabit yüzdürme şamandıraları veya hava ekleyerek gerektiğinde ek yüzdürme kuvveti ekleyin.

Yukarıdaki yöntemler, Coral Arks sistemlerinin iki tasarımı için montaj ve kurulum talimatları sağlar. Her tasarım için prototipler, sürtünme özelliklerini değerlendirmek ve modellenmiş ve ampirik mukavemet değerlerine dayanan yapısal bütünlüğü optimize etmek için uzun vadeli dağıtımdan önce San Diego, ABD'de monte edildi ve sahada test edildi. Rüzgar tüneli testlerinden elde edilen sonuçlar, hidrodinamik simülasyonlar ve prototip yapılar kullanılarak modellenen değerlerin su içi doğrulanması da dahil olmak üzere, burada sunulan her iki Arks geometrisinin seçilmesi ve iyileştirilmesi için etkili olan modelleme çabaları, Ek Dosya 1'in 6. Bölümünde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. "Shell" Arks tasarımının modelleme ve su içi testlerinden elde edilen sonuçlar burada gösterilmektedir. Her tasarımın iki yapısı daha sonra Porto Riko ve Curaçao'daki Karayip saha sahalarında konuşlandırıldı (toplam dört Arks yapısı kuruldu) ve mercanlar yapılara taşındı. "Shell" Arks tasarımı ile ilişkili su kalitesi, mikrobiyal topluluk ve mercan hayatta kalma metrikleri ve iki deniz tabanı kontrol alanı, doğal işe alım ve tohumlanmış ARMS'nin eklenmesini takiben Arks yapılarıyla ilişkili çevresel parametrelerdeki ve mercan sağlığındaki değişiklikleri karakterize etmek ve belirlemek için 6 aya yayılan çeşitli zaman noktalarında toplanmıştır.

Coral Arks'ın sürtünme özellikleri
Hedef ortamda hayatta kalacak bir yapı ve demirleme tasarlamak için Coral Arks'ın sürtünme özelliklerini anlamak önemlidir. Yapısal açıdan bakıldığında, hidrodinamik sürükleme, ağ kaldırma kuvveti ile birlikte, yapı içinde, özellikle demirleme ve ankraj sistemine yükler yükler. Arks yapılarının sürtünme özelliklerini tahmin etmek için modelleme ve deneysel ölçümler yaptık. Arks yapılarının "Shell" tasarımı için yapılan bu testlerin sonuçları aşağıda detaylandırılmıştır. Modelleme, yapının tek tek elemanlarının sürüklenmesini tahmin ederek, bunları toplayarak ve daha sonra sonucu denklem (1) ve denklem (2)'de gösterildiği gibi etkili bir sürükleme katsayısında birleştirerek gerçekleştirildi:

(1)

(2)

burada D toplamı, D i elemanının sürüklediği toplamdan tahmin edilen yapının toplam sürüklenmesidir, CD genel yapı sürükleme katsayısıdır, akışkan yoğunluğudur, U, nesnenin akışkana göre akış hızıdır ve A, yapının ön alanıdır. Bu hesaplamalarda, elemanların hepsinin silindir olduğu varsayıldı ve akışa yönelimleri Ark yapısının dik geometrisi tarafından dikte edildi. Modelleme, nihai saha sistemlerinin inşasından önce çekme testi için kullanılan (aşağıda açıklanmıştır) aynı prototip "Kabuk" sistemi (2V jeodezik küre) için gerçekleştirildi. Prototipin toplam ön alanı yaklaşık 2.10 m2'ydi ve modelleme sonuçları yaklaşık 0.12'lik tüm yapı için etkili bir sürtünme katsayısı gösterdi. Yapının hızın bir fonksiyonu olarak model tarafından tahmin edilen sürüklenmesi Şekil 4'te gösterilmiştir.

Farklı akış hızları altında deneyimlenecek yapının sürüklenme kuvvetinin deneysel tahminleri, Ark yapısını, çekme hattı ile aynı hizada eklenmiş bir yük hücresine sahip bir teknenin arkasına çekerek ve bir eğim sensörü ile Ark'ın dikey eksene göre oryantasyonundaki değişiklikleri bir dizi çekme hızında kaydetmek için elde edilmiştir. Çekmeden önce, yapının su içi ağırlığı belirlendi ve yaklaşık 200 kg'lık bir net kaldırma kuvvetini simüle etmek için yapıya yeterli ek ağırlık eklendi (sistem için ilk hedef). Çekme kablosundaki gerilime ve Sandığın eğim açısına bağlı olarak, her hızdaki sürtünme (Dçekme) denklemi (3) kullanılarak belirlendi:

(3)

burada T , yük hücresinden ölçülen gerilimdir ve dikey eksene göre eğim açısıdır. Ortaya çıkan sürükleme ve hız ilişkisi Şekil 4'te gösterilmiştir. Ön alan ve su yoğunluğunun tahminleriyle birlikte en uygun sürükleme eğrisi ( Dçekme αU2; bkz. Şekil 4), daha sonra 0.13'lük ampirik sürükleme katsayısını belirlemek için kullanıldı.

Çekme testi sırasındaki Reynolds sayısı (ve modelleme için kullanılan aralık), genellikle çalkantılı akış rejimlerinde 105-10 6 aralığındaydı. Bu Reynolds sayı aralığındaki bir küre için sürükleme katsayısının tipik değerleri 0,2 ile 0,4 arasındadır. Karşılaştırma amacıyla, sürükleme katsayısı 0,3 olan bir küre için sürükleme eğrisinin bir grafiği Şekil 4'te gösterilmiştir. Bu nedenle, sürükleme katsayısının modellenmiş ve deneysel tahminleri, yapının daha açık karakteriyle tutarlı olan bir küreden iki ila üç kat daha küçüktür.

Bu modellenmiş sonuçları doğrulamak için, iki "Shell" Arks yapısının akışa tepkisinin saha ölçümlerini de yaptık. Bunu başarmak için, aynı yük hücresi geçici olarak Ark ana demirleme hattına uygun olarak kuruldu, Ark'a bir eğim sensörü takıldı ve aynı anda su hızını izlemek için sahaya bir akım ölçer takıldı. Gerilimin kaldırma kuvveti ve sürtünme bileşenleri daha sonra eğim açısı ve yük hücresi ölçümlerinden hesaplandı (Şekil 5). Ölçüm periyodu boyunca mevcut hızlar yaklaşık 20 cm / s'de nispeten kararlıydı ve veri seti nispeten kısaydı; Bu nedenle, verilerin dönem boyunca ortalaması alındı ve alan sürtünme ve hız tepkisini modellenmiş ve deneysel çekme tahminleriyle karşılaştırmak için kullanıldı. Bu sonuçlar, konuşlandırma sahasında beklenen koşullar altında (tipik bir fırtına olayı sırasında 1,3 m/sn'ye kadar akış hızları), sistemdeki sürükleme kuvvetinin 300 kg'dan az olmasının beklendiğini göstermektedir.

Porto Riko, Vieques'teki her iki "Kabuk" yapısı, Eylül 2022'de Kategori 1 Kasırgası Fiona'dan doğrudan bir darbe aldı ve yapılara, demirlemeye veya demirleme sistemine belirgin bir zarar vermeden hayatta kaldı ve tasarımı destekleyen yerinde bir test sağladı. Yakındaki bir şamandıra (CARICOOS), konuşlandırma sahasında 10 m derinlikte 1,05 m/sn akım hızlarını kaydetti ve bu da demirleme sistemlerinde yaklaşık 160 kg'lık bir sürükleme kuvvetine karşılık geldi. Sistemler 1.600 kg kuvvete dayanacak şekilde tasarlanmıştır (ankraj kapasitesi ve bileşen kırılma mukavemeti göz önüne alındığında) ve bu nedenle ortam veya tipik fırtına koşullarında arızalanması beklenmemektedir.

Coral Arks için net kaldırma kuvveti izleme
Ark yapılarının sürtünme özelliklerini doğrulamak için açıklanan aynı yaklaşım, Arkların net kaldırma kuvvetini izlemek için bir yöntem geliştirmek için de kullanıldı. Sandığın fiziksel yapısı sabit kaldığı sürece, net yüzdürme kuvveti, genel topluluk kalsifikasyonunu ve dolayısıyla mercan büyümesini izlemek için kaba bir vekil ve sistemin zaman içinde biyolojik büyümeyi telafi etmek için yeterli pozitif yüzdürme kabiliyetine sahip olup olmadığını belirlemek için bir bakım metriği sağlar. Bağlama geriliminin kaldırma kuvveti bileşeni (B), denklemdeki gerinim ölçer ve eğim sensörü verileri kullanılarak hesaplanmıştır (4):

(4)

burada T , yük hücresinden ölçülen gerilimdir ve eğim açısıdır. Net kaldırma kuvvetinin ortaya çıkan zaman serisi Şekil 5'te gösterilmiştir. Saha izleme olayları sırasında mevcut olan nispeten istikrarlı mevcut koşullar altında, Porto Riko, Vieques'te konuşlandırılan iki "Shell" Arks yapısının, tüm mercanlar ve tohumlanmış ARMS birimleri ilk yapı dağıtımından 6 ay sonra yapılara taşındıktan sonra, izleme süresi boyunca (± bir standart sapma) ortalamaya alındığında 82.7 kg ± 1.0 kg (Ark 1) ve 83.0 kg ± 0.9 kg (Ark 2) benzer net buoyansilere sahip olduğunu bulduk. Sonuçlar, nispeten istikrarlı su akışı dönemlerinde kısa süreli izlemenin, sahadaki net kaldırma kuvvetini ~ 1 kg içinde belirlemek için kullanılabileceğini ve bunun biyokütledeki değişiklikleri izlemek için uzun vadede yararlı olduğunu kanıtlaması gerektiğini göstermektedir.

Su kalitesi ve mikrobiyal topluluk dinamikleri
Su kalitesi ve su sütunu ile ilişkili mikrobiyal topluluklarla ilişkili metrikler, Porto Riko'daki Isla Vieques açıklarında, 25 ft derinlikte Arks'ın tepesi ile 55 ft suya demirlenmiş iki orta su "Kabuk" Arkı üzerinde ölçülmüştür (Şekil 6C). Su kalitesi ölçümleri, mikrobiyal ve viral bolluklar ve iki Ark'tan ortalama mikrop büyüklüğü, aynı zamanda 25 ft derinlikte ancak kıyıya çok daha yakın olan yakındaki iki deniz tabanı "kontrol" bölgesinden elde edilen aynı metriklerle karşılaştırılmıştır (Şekil 6D). Gösterilen ölçümler, Arks'ın ilk yer değiştirmiş mercan grubuyla (Kasım 2021) kurulmasından hemen sonra ve 6 ay sonra ikinci bir mercan ve tohumlanmış ARMS partisinin Arks'a taşınmasından sonra (Mayıs 2022) toplanmıştır; Daha sonra karşılaştırma için her iki sitede (Arks ve kontrol siteleri) ortalamaları alındı. Tohumlanan ARMS, konuşlandırıldıktan sonraki 6 ayda Arks'a aktarıldığından, ilk 6 aylık dönemde yapılarda biyolojik toplulukların birikmesi, biyolojik kirlenme ve doğal işe alım ile ilişkilendirildi.

Arks ortamı, bentik kontrol bölgelerinden daha yüksek ortalama gündüz ışık yoğunlukları (Şekil 6A), daha yüksek ortalama akış hızları (Şekil 6C), daha düşük çözünmüş organik karbon konsantrasyonları (Şekil 6F) ve çözünmüş oksijen konsantrasyonlarında (Şekil 6G) daha düşük diel dalgalanmaları sergilemiştir. Arks ayrıca, kontrol bölgelerinden (Şekil 7A) daha yüksek virüs-mikrop oranlarına sahip, daha yüksek miktarda serbest virüs (Şekil 7C) ve orta su Arks ortamında daha düşük miktarda mikrop (Şekil 7B) tarafından yönlendirilen mikrobiyal topluluklar sergiledi. Arks'taki mikrobiyal topluluklar, ortalama olarak, deniz tabanı alanlarındaki mikrobiyal topluluklardan fiziksel olarak daha küçük hücrelerden oluşuyordu (Şekil 7D). Arklar ve kontrol bölgeleri arasındaki sıcaklık farkları anlamlı değildi (Şekil 6E). Yukarıdaki eğilimlerin tümü, Arks'taki kontrol alanlarından daha iyi su kalitesi ve daha sağlıklı mikrobiyal topluluklarla tutarlıdır. Bu koşullar, konuşlandırmanın ilk 6 ayı boyunca devam etti; bu süre zarfında, hem mercan nubbinlerinin yer değiştirmesi hem de su sütunundan doğal olarak işe alım yoluyla Arks'ta yeni ortaya çıkan bir biyolojik topluluk gelişti ve ardışık değişiklikler yaşadı, ayrıca 6. ayda yapılara tohumlanmış ARM'lerin eklenmesiyle de devam etti.

Mercan hayatta kalma
Sekiz tür ve çeşitli morfolojilerden oluşan bir mercan kohortu, hem Arks'ın kurulmasından sonra (ay 0) hem de tohumlanmış ARMS'nin 6. ayda eklenmesini takiben Arks ve bentik kontrol bölgelerine dağıtıldı. Her mercan türünün orijinal ana kolonileri, nubbinlere (belirli bir boyutta 2-8 cm) bölündü ve hem Arks hem de kontrol bölgelerinde eşit olarak dağıtılan kireçtaşı mercan plakalarına (20cm2 plaka başına dört ila beş nubbin) tutturuldu ve aynı türlerin ve genotiplerin hem orta su Arks bölgelerinde hem de kontrol bölgelerinde temsil edilmesini sağladı. Bu translokasyonlu mercanların hayatta kalması, Arks ve kontrol bölgelerinde her 3 ayda bir değerlendirildi. İlk mercan kohortunun yer değiştirmesinden dokuz ay sonra, kontrol bölgelerine kıyasla (% 42, Şekil 8) Arks'ta (% 80, Şekil 8) daha fazla mercan hala yaşıyordu.

Şekil 1: Tam kurulu iki Coral Ark yapısının yapısal bileşenlerini gösteren diyagram. Solda, "Kabuk" ve "İki Platformlu" (sağda) Coral Arks yapıları, pozitif yüzdürme sağlamak için iki yöntem ve demirleme için iki yöntemle birlikte gösterilmektedir. Kısaltma: ARMS = Otonom Resif İzleme Yapıları. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: ARMS birimlerinin tasarımı, dağıtımı ve transferi. (A-D) PVC ARMS ve (E-H) Deniz tabanı ekim alanlarından Coral Arks'a kadar Kireçtaşı ARMS. (A) Michael Berumen'e ait fotoğraf kredisi. (B) David Littschwager'a ait fotoğraf kredisi. Kısaltmalar: PVC = polivinil klorür; ARMS = Otonom Resif İzleme Yapıları. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Sahaya taşıma ve tam kurulum dahil olmak üzere Coral Arks'ın dağıtım aşamalarını temsil eden görüntüler. (A-C) Kabuk tipi ve (D-F) İki Platformlu tip sistemler. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: "Kabuk" Ark yapılarının modelleme, deneysel çekme testi ve aynı yaklaşık ölçekteki bir kürenin sürüklenmesine göre alan doğrulamasına dayanan sürtünme özellikleri. "ARK1" ve "ARK2", Porto Riko, Vieques'te aynı bölgeye kurulan aynı "Shell" Ark yapılarıdır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Porto Riko, Vieques'teki iki "Kabuk" Gemisi için ölçülen net kaldırma kuvveti değerleri. "Kabuk" Ark 1 (mavi) ve "Kabuk" Ark 2 (yeşil) için su hızı (sağ eksen, orta renkler), net kaldırma kuvveti (sol eksen, açık renkler) ve demirleme hattında hesaplanan sürükleme/gerilim (sol eksen, koyu renkler) gösterilmektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Porto Riko, Vieques'teki "Shell" Arks ve deniz tabanı kontrol tesisleriyle ilişkili su kalitesi ölçümleri, kurulumdan hemen sonra ve 6 ay sonra. (A) Gündüz ışık yoğunluğu, (B) akım hızı, (C,D) kurulumdan 6 ay sonra çekilen fotoğraflar, (E) sıcaklık, (F) çözünmüş organik karbon, (G) Arks'taki çözünmüş oksijen seviyelerindeki değişiklikler, 6 ay boyunca kontrol sahalarına karşı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: Porto Riko, Vieques'teki "Shell" Arks ve deniz tabanı kontrol sahalarındaki su sütunuyla ilişkili mikrobiyal topluluklarla ilgili metrikler, kurulumdan hemen sonra ve 6 ay sonra . (A) Virüs-mikrop oranı, (B) bakteri hücresi bolluğu, (C) serbest virüs bolluğu ve (D) ortalama bakteri hücresi boyutu. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 8: Porto Riko, Vieques'teki "Shell" Arks ve deniz tabanı kontrol sahalarında translokasyondan sonraki ilk 9 ay boyunca hayatta kalan mercanların oranı. Görüntüler, translokasyondan hemen sonra (solda) ve translokasyondan 6 ay sonra (sağda) Arks'ta (üstte) ve bentik kontrol bölgelerinde (altta) tek bir mercan plakasının durumunu temsil etmektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Tablo 1: ARMS yapımı ve tasarımıyla ilgili hususlar. Kısaltmalar: ARMS = Otonom Resif İzleme Yapıları; PVC = polivinil klorür. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.

Tablo 2: Coral Arks tasarım hususları. Kısaltmalar: PVC = polivinil klorür; ARMS = Otonom Resif İzleme Yapıları; HDPE = yüksek yoğunluklu polietilen. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.

Ek Dosya. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. 

Yazarların birbiriyle çelişen finansal çıkarları veya diğer çıkar çatışmaları yoktur.