Korallenriff-Archen: Ein In-situ-Mesokosmos und ein Toolkit für den Aufbau von Riffgemeinschaften
Summary
Festgemachte geodätische Strukturen in der Mitte des Wassers, die als Korallenarchen bezeichnet werden, bieten eine modulare, skalierbare und vertikal einstellbare Forschungsplattform, mit der Korallenriffgemeinschaften in zuvor nicht funktionierenden Gebieten, einschließlich Offshore, aufgebaut, überwacht und gestört werden können.
Abstract
Korallenriffe gedeihen und erbringen maximale Ökosystemleistungen, wenn sie eine mehrstufige trophische Struktur unterstützen und unter günstigen Wasserqualitätsbedingungen wachsen, die hohe Lichtverhältnisse, schnellen Wasserfluss und niedrige Nährstoffgehalte umfassen. Schlechte Wasserqualität und andere anthropogene Stressfaktoren haben in den letzten Jahrzehnten zu einem Korallensterben geführt, was zu einer trophischen Herabstufung und dem Verlust der biologischen Komplexität an vielen Riffen geführt hat. Lösungen zur Umkehrung der Ursachen der trophischen Herabstufung sind nach wie vor schwer fassbar, zum Teil, weil die Bemühungen zur Wiederherstellung von Riffen oft unter den gleichen verminderten Bedingungen versucht werden, die das Korallensterben überhaupt erst verursacht haben.
Korallenarchen, positiv schwimmfähige Mittelwasserstrukturen, wurden entwickelt, um verbesserte Wasserqualitätsbedingungen und unterstützende kryptische Artenvielfalt für umgesiedelte und natürlich rekrutierte Korallen zu schaffen, um gesunde Riff-Mesokosmen für die Nutzung als langfristige Forschungsplattformen zusammenzusetzen. Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS), passive Siedlungsgeräte, werden verwendet, um die kryptische Artenvielfalt der Riffe in die Korallenarchen zu verlagern und so der natürlichen Rekrutierung einen “Schub” zu verleihen und die Gesundheit der Korallen ökologisch zu unterstützen. Wir haben zwei Konstruktionen von Arks modelliert und experimentell getestet, um die Widerstandseigenschaften der Strukturen zu bewerten und ihre Langzeitstabilität im Mittelwasser basierend auf ihrer Reaktion auf hydrodynamische Kräfte zu bewerten.
Anschließend installierten wir zwei Entwürfe von Arks-Strukturen an zwei karibischen Riffstandorten und maßen im Laufe der Zeit mehrere Wasserqualitätsmetriken, die mit der Arks-Umgebung verbunden sind. Beim Einsatz und 6 Monate danach zeigten die Korallenarchen verbesserte Metriken der Rifffunktion, einschließlich höherer Strömung, Licht und gelöstem Sauerstoff, höherem Überleben von translozierten Korallen und reduzierter Sedimentation und Mikrobialisierung im Vergleich zu nahe gelegenen Meeresbodenstandorten in der gleichen Tiefe. Diese Methode bietet Forschern eine anpassungsfähige, langfristige Plattform für den Aufbau von Riffgemeinschaften, in denen die lokalen Wasserqualitätsbedingungen durch Änderung von Einsatzparametern wie Tiefe und Standort angepasst werden können.
Introduction
Überall auf der Welt befinden sich Korallenriff-Ökosysteme im Übergang von benthischen Gemeinschaften mit hoher Biodiversität und Korallen zu Gemeinschaften mit geringerer Vielfalt, die von rasen- und fleischigen Makroalgen dominiert werden 1,2,3. Jahrzehntelange Fortschritte bei der Charakterisierung der Mechanismen des Abbaus von Korallenriffen haben gezeigt, wie Verbindungen zwischen mikrobiellen und makroorganismischen Gemeinschaften das Tempo und die Schwere dieser Übergänge erhöhen. Zum Beispiel löst die Überfischung von Riffen durch menschliche Populationen eine trophische Kaskade aus, in der überschüssige photosynthetisch gewonnene Zucker aus unbeweideten Algen Energie in die mikrobiellen Gemeinschaften der Riffe leiten, wodurch die Pathogenese vorangetrieben und ein Korallensterben verursachtwird 4,5,6. Diese trophische Herabstufung wird durch den Verlust der Artenvielfalt an Riffen verstärkt, der sich aus dem Rückgang der Wasserqualität ergibt 7,8. Experimente auf Mesokosmenebene können verwendet werden, um die trophische Herabstufung von Korallenriffgemeinschaften besser zu verstehen und zu mildern, indem die Biodiversität und die Wasserqualität verbessert werden, aber logistische Herausforderungen erschweren die Durchführung dieser Studien in situ.
Eine Folge der trophischen Herabstufung von Riffen ist der weit verbreitete Verlust der kryptischen Artenvielfalt, von der ein Großteil uncharakterisiert bleibt 7,9. Korallen sind auf eine Vielzahl von kryptischen Rifforganismen (“Kryptobiota”) angewiesen, die ihre Gesundheit unterstützen, indem sie eine wesentliche Rolle bei der Abwehr von Raubtieren10, der Reinigung 11, der Beweidung konkurrierender Algen 12,13 und der Regulierung der Riffwasserchemie 14,15 spielen. Bis vor kurzem und aufgrund der methodischen Einschränkungen visueller Erhebungen waren Riffkryptobiota im Kontext der Riffökologie unterrepräsentiert und wurden daher selten berücksichtigt, um Riffe wiederherzustellen oder wieder aufzubauen. In den letzten zehn Jahren hat die Verwendung standardisierter Siedlungseinheiten, die als autonome Riffüberwachungsstrukturen (ARMS) bezeichnet werden, in Kombination mit Hochdurchsatz-Sequenzierungsansätzen eine bessere Sammlung und Charakterisierung von Riffkryptobiotaermöglicht 16,17. ARMS rekrutiert passiv Vertreter fast aller bekannten Korallenriff-Biodiversitäten und hat dazu beigetragen, zahlreiche funktionelle Rollen von kryptischen Organismen in Prozessen im Riffmaßstabaufzudecken 9,18,19,20,21,22,23. Diese Siedlungseinheiten bieten daher einen Mechanismus, um kryptische Rifflebewesen neben Korallen zu verlagern, um intaktere Riffgemeinschaften mit biologisch vermittelten Mechanismen wie Beweidung, Verteidigung und Verbesserung der lokalen Wasserqualität zusammenzustellen, die für die Aufrechterhaltung der trophischen Struktur unerlässlich sind.
Von Korallen dominierte Riffe gedeihen in lichtstarken, nährstoffarmen und sauerstoffreichen Umgebungen. Menschliche Aktivitäten wie Urbanisierung, Landwirtschaft und Überfischung haben die Wasserqualität an vielen Korallenriffen verringert, indem sie die Sedimente, Nährstoffe, Metalle und andere Verbindungen im Abfluss erhöhthaben 24,25 und den biogeochemischen Kreislauf veränderthaben 26. Im Gegenzug degradieren diese Aktivitäten Riffgemeinschaften durch Erstickung, Energieerschöpfung, die Abgabe von Schadstoffen, die mit der Sedimentation verbunden sind27,28, die Förderung des Wachstums von Makroalgen, die mit Korallen konkurrieren 29, die Erhöhung der Häufigkeit mikrobieller Krankheitserreger6,30,31 und die Schaffung hypoxischer Zonen, die kryptische wirbellose Tiere töten 32,33 . Diese und andere “lokale Auswirkungen” werden durch regionale und globale Veränderungen der Meeresbedingungen, einschließlich steigender Temperaturen und sinkender pH-Wert, verstärkt, wodurch sich die Bedingungen für Korallen und andere Rifforganismen weiter verschlechtern34,35. Insbesondere an der Grenzfläche zwischen Benth und Wasser verursacht die respiratorische und photosynthetische Dynamik benthischer Gemeinschaften Diel-Schwankungen des pH-Werts und des gelösten Sauerstoffs, die an stark degradierten Riffen stärker ausgeprägt sind und so Bedingungen schaffen, die benthische Wirbellose nicht tolerierenkönnen 32,36,37,38 . Die Bereitstellung angemessener Wasserqualitätsbedingungen ist daher für den Aufbau funktionierender Riffgemeinschaften unerlässlich, aber dies bleibt eine Herausforderung, da immer mehr Riffe in verschiedenen Stadien der Degradation gefangen sind.
Viele der Herausforderungen, mit denen Korallen und grundlegende kryptische Taxa auf dem Benthos konfrontiert sind, können durch eine Verlagerung in das Mittelwasser überwunden werden, das hier als die Wassersäule zwischen der Meeresoberfläche und dem Meeresboden definiert wird. In der Mittelwasserumgebung wird die Wasserqualität verbessert39,40, die Sedimentation wird reduziert und der Abstand vom Meeresboden dämpft Schwankungen der Parameter, die mit dem benthischen Stoffwechsel verbunden sind. Diese Eigenschaften werden durch die Verlagerung vor die Küste weiter verbessert, wo landgestützte anthropogene Einflüsse, wie z. B. terrestrisch abgeleiteter Abfluss, mit zunehmender Entfernung von der Küste zunehmend verdünnt werden. Hier stellen wir Protokolle für den Aufbau, den Einsatz und die Überwachung von Korallenriff-Archen vor und stellen diese zur Verfügung, ein Ansatz, der verbesserte Wasserqualitätsbedingungen im Mittelwasser nutzt und kryptische Biodiversität auf verankerten, positiv schwimmfähigen Strukturen für den Aufbau von Korallenriffgemeinschaften einbezieht.
Korallenriff-Archensysteme oder “Archen” bestehen aus zwei Hauptkomponenten: (1) einer schwebenden starren geodätischen Plattform, die über dem Benthos liegt, und (2) mit Organismen bedeckten oder “gesäten” ARMS, die Riffkryptobiota aus nahe gelegenen benthischen Gebieten verlagern und dadurch die natürlichen Rekrutierungsprozesse ergänzen, um den umgesiedelten Korallen eine vielfältigere und funktionellere Riffgemeinschaft zu bieten. Eine geodätische Struktur wurde gewählt, um die Festigkeit zu maximieren und das Baumaterial (und damit das Gewicht) zu minimieren sowie eine interne, turbulente Strömungsumgebung analog zur Riffmatrix zu schaffen.
Zwei Arche-Konstruktionen wurden erfolgreich an zwei karibischen Feldstandorten installiert und werden derzeit für die Erforschung der Etablierung von Riffgemeinschaften und der ökologischen Sukzession verwendet (Abbildung 1). Coral Arks-Strukturen sind als langfristige Forschungsplattformen gedacht, und als solche liegt ein Hauptaugenmerk dieses Manuskripts auf der Beschreibung von Protokollen zum Standort, zur Installation, Überwachung und Wartung dieser Strukturen, um ihre Stabilität und Langlebigkeit in der Mittelwasserumgebung zu maximieren. Eine Kombination aus Modellierung und In-Water-Tests wurde verwendet, um die Widerstandseigenschaften der Strukturen zu bewerten und das Design so anzupassen, dass es den erwarteten hydrodynamischen Kräften standhält. Nach der Installation wurden Riffgemeinschaften auf den Archen und auf nahe gelegenen benthischen Kontrollstellen in gleicher Tiefe durch eine Kombination aus aktiver Translokation (Korallen und ausgesäte ARMS-Einheiten) und natürlicher Rekrutierung etabliert. Die Bedingungen für die Wasserqualität, die Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft und das Überleben der Korallen auf den Archen wurden zu mehreren Zeitpunkten während der frühen Sukzessionsperiode dokumentiert und mit den benthischen Kontrollstandorten verglichen. Bisher waren die Bedingungen, die mit der Umgebung der Korallenarchen in der Mitte des Wassers verbunden sind, für Korallen und die damit verbundenen kryptischen Konsortien im Vergleich zu den benachbarten benthischen Kontrollstandorten in den gleichen Tiefen durchweg günstiger. Die folgenden Methoden beschreiben die Schritte, die erforderlich sind, um den Coral Arks-Ansatz zu replizieren, einschließlich der Auswahl von Standorten und des Entwerfens und Bereitstellens von Coral Arks-Strukturen. Vorgeschlagene Ansätze zur Überwachung von Korallenarchen sind in der Zusatzdatei 1 enthalten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die oben vorgestellten repräsentativen Ergebnisse zeigen, dass Korallenarchen einen Lebensraum und verbesserte Wasserqualitätsbedingungen für den Aufbau von Riffgemeinschaften auf stabilen In-situ-Forschungsplattformen bieten. Archen und Meeresbodenkontrollstellen in gleicher Tiefe zeigten durchweg unterschiedliche Wasserqualitätsprofile. Höhere durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeiten und eine größere Entfernung von der Küste verringerten die Sedimentation und Trübung in der Mittelwasserumgebung an den Arks-Standorten (Abbildung 6B), was wahrscheinlich zu den niedrigeren gemessenen Konzentrationen an gelöstem organischem Kohlenstoff auf den Arks beitrug (Abbildung 6F). Darüber hinaus führten diese Verbesserungen der Wasserklarheit zu erhöhten Tageslichtintensitäten auf den Archen im Vergleich zu den Kontrollstandorten (Abbildung 6A). Geringere Diel-Schwankungen des gelösten Sauerstoffs deuten auf eine verbesserte Sauerstoffverfügbarkeit für Korallen auf den Archen im Vergleich zum Benthos hin, insbesondere nachts (Abbildung 6G). Diese Metriken wurden alle mit Verbesserungen des Korallenüberlebens42, des Wachstums 43,44,45 und der Erholung von Stress46,47 in früheren Arbeiten in Verbindung gebracht und können mit verbesserten Überlebensergebnissen von Korallen in Verbindung gebracht werden, die im Vergleich zu benthischen Kontrollstellen in Archen umgesiedelt werden (Abbildung 8 ). Die Tatsache, dass diese Bedingungen auch nach der Anhäufung erheblicher Biomasse durch Biofouling bestehen bleiben, deutet darauf hin, dass natürliche Rekrutierungsprozesse die verbesserten Wasserqualitätseigenschaften der Mittelwasserumgebung nicht beeinträchtigen. Archen wurden 3 km vor der Küste der benthischen Kontrollstandorte eingesetzt und profitierten wahrscheinlich von verringerten Einträgen von terrestrisch abgeleiteten Sedimenten, Nährstoffen und möglicherweise Fischereidruck, der küstennahe Standorte herausfordert. Die Ansiedlung von Archen in Gebieten mit sauberem Wasser und geringem menschlichen Einfluss (z. B. Offshore) kann eine bessere Umgebung als stark betroffene Küstengebiete bieten, um die Artenvielfalt der Riffe für Experimente auf Mesokosmenebene zu verbreiten.
Die vorläufigen Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die Mittelwasserarchen weniger Mikrobialisierung erfahren, ein zentraler Riffprozess, der mit der Verschlechterung benthischer Rifflebensräume verbunden ist 4,48. Hohe Nährstoffeinträge und Überfischung wurden als Treiber für riffweite trophische Rückkopplungsschleifen identifiziert, in denen sich energetisch destabilisierte mikrobielle Gemeinschaften vermehren, was zu einem respiratorischen Abbau von metabolisch verfügbarem Sauerstoff und dem erhöhten Auftreten von Korallenpathogenen am Benthos führt 6,49,50,51 . Die verringerte Häufigkeit freier Viren an mikrobiell geprägten Riffen, die als primäre lytische Kontrolle des Wachstums mikrobieller Gemeinschaften dienen, deutet auf einen Zusammenbruch der trophischen Struktur hin, der eine weitere mikrobielle Expansion begünstigt52. Wassersäulen-assoziierte Mikroben auf den Archen waren sowohl weniger häufig (Abbildung 7B) als auch physisch kleiner (Abbildung 7D) als an den Standorten am Meeresboden. Die Archen zeigten auch ein höheres Virus-Mikroben-Verhältnis (Abbildung 7A), eine Fülle freier Viren (Abbildung 7C) und die Verfügbarkeit von gelöstem Sauerstoff, insbesondere nachts (Abbildung 6G). Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Mittelwasserumgebung im Vergleich zu den Meeresbodenstandorten ein geringeres Potenzial für Mikrobialisierung aufwies. Archen als Mesokosmen, auf denen die Umweltbedingungen einfach durch vertikale Anpassung in der Wassersäule verändert werden können, bieten die Möglichkeit, die mikrobiellen und molekularen Mechanismen des Riffabbaus zu mildern und weiter zu erforschen.
Geodätische Kugeln mit zwei unterschiedlichen Frequenzen wurden für das Design der hier vorgestellten Korallenarchen ausgewählt (Abbildung 1). Die geodätische Frequenz (1V, 2V, 3V) gibt die Anzahl der sich wiederholenden Unterelemente in einer geodätischen Kugel an, wobei höhere Frequenzen einer höheren Anzahl dreieckiger Unterelemente entsprechen. Aus struktureller Sicht verteilen geodätische Polyeder die mechanische Spannung in der gesamten Struktur, was zu einer hohen angeborenen Festigkeit für ihre Größe53,54 führt. Diese Eigenschaften sorgen für eine hohe Haltbarkeit und Langlebigkeit, gehen jedoch auf Kosten eines höheren hydrodynamischen Luftwiderstands, was zu höheren Belastungen des Verankerungssystems führen kann. Aus der Perspektive des Lebensraums stellt der von einem Arche-System erzeugte Widerstand einen Indikator für die Diffusion des Impulses innerhalb der Struktur und damit für den Grad der Verringerung der internen Umgebungsströmung dar. Die modellierten und experimentell validierten Ergebnisse deuten auf eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der “Shell”-Archen um 40 % bis 70 % im Vergleich zum umgebenden Strömungsfeld hin, was auf die Erzeugung einer turbulenten Strömung innerhalb der Strukturen zurückzuführen ist (siehe Abschnitt 6 der ergänzenden Datei 1). Während das optimale Ausmaß der internen Strömungsreduzierung nicht klar ist (und sich mit der geodätischen Häufigkeit unterscheidet), sind Bereiche mit reduzierter Strömung innerhalb der Struktur wichtig für die Schaffung von Nischenlebensräumen 55,56, die Remineralisierung von Nährstoffen 57,58 und die Förderung der Retention und Ansiedlung von Larven 59,60 . Im Allgemeinen erfordern größere und häufigere geodätische Strukturen, insbesondere an exponierteren Installationsorten, Verankerungssysteme mit höherer Haltekraft und mehr Redundanz, die in die Tragwerksplanung integriert sind.
Die Ergebnisse der feldbasierten Messungen der Widerstandskomponente der Spannung am “Shell” Ark-Verankerungssystem stimmten eng mit den Ergebnissen überein, die aus den modellierten und experimentellen Schleppschätzungen (Abbildung 4) generiert wurden, und lagen innerhalb der erwarteten Auslegungsbereiche. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Annahmen des hydrodynamischen Modells gültig sind und dass das Modell die Widerstandskräfte über die Hintergrundströmungsbereiche vorhersagen kann. Obwohl die Abweichungen in den modellierten und experimentellen Daten gering waren, ermöglichte der Bereich der Strömungen während des Testzeitraums, der typisch für Umgebungs- und Nicht-Sturm-Strömungsgeschwindigkeiten am Standort war, keine strenge Validierung über das gesamte Modellierungsspektrum. Bei der Vorhersage der Designanforderungen von Coral Arks-Systemen sollten Modellierungsbemühungen mit Informationen über die Häufigkeit von Stürmen und die Exposition an den geplanten Einsatzorten kombiniert werden, um Strukturen und Verankerungssysteme zu entwerfen, die die erwarteten hydrodynamischen Kräfte überstehen können. Die hier vorgestellte Modellierungsarbeit kann verwendet werden, um Ark-Systeme an anderen Standorten mit minimalen Eingaben (gewünschte Ark-Größe, Frequenz und durchschnittliche Stromgeschwindigkeiten am Einsatzort) zu entwerfen, indem Luftwiderstandsbeiwerte und maximale erwartete Kräfte auf das Verankerungs- und Verankerungssystem bereitgestellt werden.
Arche- und ARMS-Systeme sind modular aufgebaut und können in anderen Maßstäben und mit alternativen Materialien als den hier beschriebenen gebaut werden. Obwohl ihre endgültige Langlebigkeit noch nicht bestimmt wurde, wurden Korallenarchen für einen Lebenszyklus von etwa 10 Jahren entwickelt. Die Materialzusammensetzung der Archen und ARMS beeinflusst die Langlebigkeit der Strukturen, das Gewicht der Systeme und damit den erforderlichen Auftrieb, um das Gewicht auszugleichen, und kann die Reaktion der frühen Bewuchsgemeinschaften beeinflussen (Supplemental File 1-Abbildung S7). Zum Beispiel bietet Kalkstein ein natürlicheres Substrat für die biologische Besiedlung des ARMS und wird auf den meisten Karbonat-Riffinseln leicht und kostengünstig beschafft, ist jedoch zerbrechlicher und schwerer als andere Materialien wie PVC und Glasfaser. Diese Faktoren sollten im Vergleich zu standortspezifischen Merkmalen berücksichtigt werden, um ARMS, Archen und Verankerungssysteme zu entwerfen, die die gewünschten Projektergebnisse am besten berücksichtigen.
Die Einsatzorte für Korallenarchen sollten auch auf der Grundlage der beabsichtigten Projektziele (d. h. Forschung, Minderung oder Wiederherstellung) ausgewählt werden. Zu den Faktoren, die bei der Standortauswahl zu berücksichtigen sind, gehören der Zugang zu Materialien, der Zustand oder Zustand des Riffs, die Investition/Beteiligung der Gemeinschaft, die Ressourcenbegrenzung, die institutionelle Unterstützung und die Genehmigungsanforderungen. Korallenarchen können Möglichkeiten bieten, spezifische Bedürfnisse an Standorten zu erfüllen, die (1) lebende Korallenriffe enthalten, die sich in einem relativ schlechten Zustand befinden und von Wiederherstellungsaktivitäten profitieren würden, um die Rekrutierung von Korallen, die Korallenbedeckung, den Küstenschutz oder die menschlichen Nahrungsressourcen zu verbessern; (2) die Notwendigkeit haben, Korallen an einen anderen Ort umzusiedeln, was beispielsweise der Fall sein kann, wenn es gesetzliche Anforderungen gibt, lebende Korallen von Trümmern zu entfernen, die entfernt werden sollen (an diesen Standorten können Korallenarchen in Zusammenarbeit mit oder zur Unterstützung bestehender Wiederherstellungs- und Auspflanzungsbemühungen verwendet werden, um die Umsiedlungsergebnisse zu verbessern); (3) die Erforschung neuartiger Konservierungs- und Restaurierungstechnologien unter Verwendung von Korallenarchen erfordern, um den Erfolg lokaler Bemühungen zu verbessern; oder (4) hinreichend unterschiedliche lokale Bedingungen aufweisen (d.h. unterschiedliche Ausmaße des anthropogenen Einflusses), was bedeutet, dass standardisierte Mesokosmen aussagekräftige Vergleiche über Riffprozesse und -interventionen liefern könnten. Die spezifischen Ansätze zur Überwachung von Aspekten des Coral Arks-Ökosystems wie biologisches Wachstum, Diversität und Wasserchemie variieren je nach Projektziel und standortspezifischen Variablen. Ein repräsentativer Überblick über die bisher durchgeführte wissenschaftliche Überwachung von Korallenarchen ist in Abschnitt 5 des Ergänzungsdossiers 1 enthalten.
Das Design der Korallenarchenstrukturen kann Korallen nahezu jeder Art, Größe und jedes Alters aufnehmen und sollte im Vergleich zu denen auf einem gestörten Riffbenthos verbesserte Bedingungen bieten. Abhängig von den Wachstums- und Verkalkungsraten, die an einem bestimmten System beobachtet werden, kann die Hinzufügung von positivem Auftrieb zu den Arks-Strukturen erforderlich sein, um das biologische Wachstum zu kompensieren und das Risiko des Absinkens zu verringern. Positiv schwimmfähige Mittelwasserstrukturen können mit einer Zug-/Druckwägezelle oder einem Dehnungsmessstreifen gewogen werden, um festzustellen, ob das Gewicht der Gemeinschaft im Wasser zunimmt (Abbildung 5). Periodische oder Langzeitmessungen mit der Wägezelle können andere Korallenwachstumsmetriken mit feiner Auflösung ergänzen, um eine Metrik für das Wachstum/die Verkalkung auf Gemeindeebene zu generieren, und wurden als regelmäßige Wartungsaufgabe aufgenommen, um festzustellen, ob das System über einen ausreichenden positiven Auftrieb verfügt, um dieses biologische Wachstum im Laufe der Zeit zu kompensieren. Für den Fall, dass eine installierte Arche nicht mehr überwacht oder gewartet werden kann, könnte sie verlegt und/oder der Auftrieb entfernt werden, damit die Arche fest mit dem Benthos verbunden werden kann.
Die hier beschriebenen Methoden bieten Forschern ein vielseitiges Toolkit für den Aufbau von Mittelwasserriffgemeinschaften, die an Orten mit verbesserter Wasserqualität angesiedelt werden können. Durch die Veränderung der Tiefe oder Lage der Arks-Strukturen können Änderungen der Wasserqualitätsparameter experimentell mit Änderungen der Struktur der Riffgemeinschaften und der Sukzessionsverläufe in Verbindung gebracht werden. Dieses Konstruktionsmerkmal ermöglicht es den Forschern, den reichlich vorhandenen und ungenutzten Raum in der Mittelwasserumgebung zu nutzen, um Korallenriff-Mesokosmen zusammenzustellen und zu untersuchen. Die Verwendung von gesäten ARMS, um kryptische Biodiversität zu verlagern und der natürlichen Rekrutierung von mobil grasenden wirbellosen Tieren einen “Schub” zu verleihen, bietet eine funktionelle Lösung zur Reduzierung des Algen-Biofoulings und damit der benthischen Konkurrenz für Korallen. Die Verwendung etablierter und standardisierter Stichprobenstrukturen als Bestandteile dieses Systems bietet einen Mehrwert, indem sie die langfristige Überwachung kryptischer Gemeinschaften auf Arks und den Vergleich mit Datensätzen ermöglicht, die mit ARMS als globalem Biodiversitätszählungsinstrument generiert wurden.
Korallenarchen können als ganzheitlichere, integrierte und selbstregulierende Plattform für die Vermehrung von Korallen- und Wirbellosenbiomasse dienen, die dann in nahe gelegene degradierte Riffe ausgepflanzt werden kann und Korallen einen sicheren Hafen bieten kann, um unter verbesserten Wasserqualitätsbedingungen zu wachsen und sich zu vermehren. Wie derzeit in Puerto Rico demonstriert wird, können Archen verbesserte Überlebensergebnisse für Minderungsprojekte erzielen, die die Umsiedlung von Korallen und die Artenvielfalt der Riffe aus Trümmern oder degradierten Gebieten beinhalten. Archen sind in langfristigen Projekten als Methode relevant, um Lebensräume für Fischpopulationen zu ersetzen, neue Schutzstrategien zu testen und die einheimische Artenvielfalt der Riffe zu erhalten. Dabei bieten Archen vielseitige Werkzeuge für die Durchführung von In-situ-Studien von Riffanordnungen und ökologischer Sukzession und können neue Einblicke in die Riffkonnektivität gewinnen.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Mark Vermeij, Kristen Marhaver und der CARMABI Research Foundation in Curaçao für die Bereitstellung von Ressourcen, Unterstützung und Erkenntnissen für dieses Projekt. Wir danken dem NAVFAC Atlantic Vieques Restoration Program und dem Jacobs Engineering-Team für ihre umfangreiche logistische und technische Unterstützung bei der Installation, Wartung und Überwachung der Coral Arks in Vieques. Wir danken auch Mike Anghera, Toni Luque, Cynthia Silveira, Natascha Varona, Andres Sanchez-Quinto, Lars ter Horst und Ben Darby für ihre Hilfe und ihren konstruktiven Beitrag vor Ort. Diese Forschung wurde durch einen Gordon and Betty Moore Foundation Aquatic Symbiosis Investigator Award an FLR und durch das Environmental Security Technology Certification Program (RC20-5175) des US-Verteidigungsministeriums finanziert.
Materials
| 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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