Ковчеги коралловых рифов: мезокосм in situ и инструментарий для сборки рифовых сообществ
Summary
Пришвартованные средневодные геодезические сооружения, называемые коралловыми ковчегами, представляют собой модульную, масштабируемую и вертикально регулируемую исследовательскую платформу, которую можно использовать для создания, мониторинга и возмущения сообществ коралловых рифов в ранее недействовавших районах, в том числе на шельфе.
Abstract
Коралловые рифы процветают и обеспечивают максимальные экосистемные услуги, когда они поддерживают многоуровневую трофическую структуру и растут в благоприятных условиях качества воды, которые включают высокий уровень освещенности, быстрый поток воды и низкий уровень питательных веществ. Плохое качество воды и другие антропогенные стрессоры вызвали гибель кораллов в последние десятилетия, что привело к трофическому понижению и потере биологической сложности на многих рифах. Решения, направленные на устранение причин снижения трофики, остаются труднодостижимыми, отчасти потому, что усилия по восстановлению рифов часто предпринимаются в тех же уменьшенных условиях, которые в первую очередь вызвали гибель кораллов.
Коралловые ковчеги с положительной плавучестью, средневодные структуры, предназначены для обеспечения улучшенных условий качества воды и поддерживающего загадочное биоразнообразие для перемещенных и естественно рекрутированных кораллов для сбора здоровых рифовых мезокосмов для использования в качестве долгосрочных исследовательских платформ. Автономные структуры мониторинга рифов (ARMS), пассивные устройства для осаждения, используются для перемещения загадочного биоразнообразия рифов в коралловые ковчеги, тем самым обеспечивая «стимулирование» естественного пополнения и способствуя экологической поддержке здоровья кораллов. Мы смоделировали и экспериментально испытали две конструкции ковчегов для оценки характеристик сопротивления конструкций и оценки их долгосрочной устойчивости в средней воде на основе их реакции на гидродинамические силы.
Затем мы установили две конструкции конструкций Ковчега на двух участках Карибского рифа и измерили несколько показателей качества воды, связанных с окружающей средой Ковчега с течением времени. При развертывании и через 6 месяцев после него Коралловые ковчеги продемонстрировали улучшенные показатели функции рифа, включая более высокий поток, свет и растворенный кислород, более высокую выживаемость перемещенных кораллов и снижение седиментации и микробизации по сравнению с близлежащими участками морского дна на той же глубине. Этот метод предоставляет исследователям адаптируемую долгосрочную платформу для создания рифовых сообществ, где местные условия качества воды могут быть скорректированы путем изменения параметров развертывания, таких как глубина и место.
Introduction
Во всем мире экосистемы коралловых рифов претерпевают переходы от бентических сообществ с высоким биоразнообразием и преобладанием кораллов к сообществам с более низким разнообразием, в которых преобладают дерновые и мясистые макроводоросли 1,2,3. Десятилетия прогресса в характеристике механизмов деградации коралловых рифов показали, как связи между микробными и макроорганизменными сообществами усиливают темпы и тяжесть этих переходов. Например, чрезмерный вылов рифов человеческими популяциями инициирует трофический каскад, в котором избыток фотосинтетических сахаров из необработанных водорослей шунтирует энергию в микробные сообщества рифов, тем самым стимулируя патогенез и вызывая сокращение кораллов 4,5,6. Это трофическое понижение усиливается потерей биоразнообразия на рифах в результате ухудшения качества воды 7,8. Эксперименты на уровне мезокосма могут быть использованы для лучшего понимания и смягчения трофического понижения уровня сообществ коралловых рифов за счет увеличения биоразнообразия и улучшения качества воды, но логистические проблемы затрудняют проведение этих исследований in situ.
Следствием трофического понижения на рифах является повсеместная утрата загадочного биоразнообразия, большая часть которого остается нехарактерной 7,9. Кораллы полагаются на разнообразный набор загадочных рифовых организмов («криптобиота»), которые поддерживают их здоровье, играя неотъемлемую роль в защите от хищников 10, очистке 11, выпасе конкурирующих водорослей 12,13 и регулировании химического состава рифовой воды 14,15. До недавнего времени из-за методологических ограничений визуальных съемок рифовые криптобиоты были недостаточно представлены и плохо изучены в контексте экологии рифов, и поэтому они редко учитываются в усилиях по восстановлению или восстановлению рифов. В последнее десятилетие использование стандартизированных расчетных единиц, называемых автономными структурами мониторинга рифов (ARMS), в сочетании с высокопроизводительными подходами к секвенированию позволило лучше собирать и характеризовать криптобиоту рифов16,17. ARMS пассивно набирает представителей почти всех известных биоразнообразий коралловых рифов и помог выявить многочисленные функциональные роли криптических организмов в процессахрифового масштаба 9,18,19,20,21,22,23. Таким образом, эти поселения обеспечивают механизм для перемещения загадочной рифовой биоты рядом с кораллами, чтобы собрать более нетронутые рифовые сообщества с биологически опосредованными механизмами, такими как выпас скота, защита и улучшение местного качества воды, которые необходимы для поддержания трофической структуры.
Рифы с преобладанием кораллов процветают в условиях яркого освещения, с низким содержанием питательных веществ и с хорошим насыщением кислородом. Антропогенная деятельность, такая как урбанизация, сельское хозяйство и чрезмерный вылов рыбы, привела к снижению качества воды на многих коралловых рифах за счет увеличения отложений, питательных веществ, металлов и других соединений в стоке 24,25 и изменения биогеохимического цикла26. В свою очередь, эта деятельность приводит к деградации рифовых сообществ за счет удушения, истощения энергии, доставки загрязняющих веществ, связанных с седиментацией27,28, усиления роста макроводорослей, конкурирующих с кораллами29, увеличения численности микробных патогенов6,30,31 и создания гипоксических зон, убивающих загадочных беспозвоночных32,33 . Эти и другие «локальные последствия» усугубляются региональными и глобальными изменениями состояния океана, включая повышение температуры и снижение рН, что еще больше ухудшает условия для кораллов и других рифовых организмов34,35. В частности, на границе раздела бентос и вода динамика дыхания и фотосинтеза бентосных сообществ вызывает колебания рН и растворенного кислорода, которые становятся более выраженными на сильно деградировавших рифах, создавая тем самым условия, которые бентические беспозвоночные не могут переносить32,36,37,38 . Таким образом, обеспечение надлежащих условий качества воды имеет важное значение для формирования функционирующих рифовых сообществ, но это остается сложной задачей, поскольку все большее число рифов оказывается в ловушке в различных стадиях деградации.
Многие из проблем, с которыми сталкиваются кораллы и основополагающие загадочные таксоны на бентосе, могут быть преодолены путем перемещения в среднюю воду, определяемую здесь как толща воды, находящаяся между поверхностью океана и морским дном. В срединной среде улучшаетсякачество воды 39,40, уменьшается седиментация, а удаленность от морского дна гасит колебания параметров, связанных с бентосным обменом. Эти характеристики еще больше улучшаются за счет перемещения в море, где антропогенные воздействия с суши, такие как наземный сток, становятся все более размывающимися с удалением от побережья. Здесь мы представляем и предоставляем протоколы для создания, развертывания и мониторинга ковчегов коралловых рифов, подхода, который использует улучшенные условия качества воды в средней воде и включает загадочное биоразнообразие на закрепленных, положительно плавучих структурах для сборки сообществ коралловых рифов.
Системы «Ковчег коралловых рифов», или «ковчеги», состоят из двух основных компонентов: 1) подвешенной жесткой геодезической платформы, возвышающейся над бентосом, и 2) покрытых организмами или «засеянных» АРМС, которые перемещают криптобиоту рифов из близлежащих бентических районов, тем самым дополняя естественные процессы пополнения для обеспечения перемещенных кораллов более разнообразным и функциональным рифовым сообществом. Геодезическая структура была выбрана для максимизации прочности и минимизации строительного материала (и, следовательно, веса), а также для создания внутренней, турбулентной среды потока, аналогичной матрице рифа.
Две конструкции ковчегов были успешно установлены на двух полевых участках в Карибском бассейне и в настоящее время используются для исследований по созданию рифовых сообществ и экологической сукцессии (рис. 1). Структуры коралловых ковчегов предназначены для долгосрочных исследовательских платформ, и поэтому основное внимание в этой рукописи уделяется описанию протоколов размещения, установки, мониторинга и обслуживания этих структур для максимизации их стабильности и долговечности в срединной воде. Комбинация моделирования и испытаний в воде была использована для оценки характеристик сопротивления конструкций и корректировки конструкции с учетом ожидаемых гидродинамических сил. После установки рифовые сообщества были созданы на Ковчегах и на близлежащих бентических контрольных участках на той же глубине за счет сочетания активной транслокации (кораллы и засеянные единицы ARMS) и естественного пополнения. Условия качества воды, динамика микробных сообществ и выживание кораллов на Ковчегах были задокументированы в несколько моментов времени на протяжении раннего сукцессионного периода и сопоставлены с участками бентического контроля. На сегодняшний день условия, связанные с окружающей средой средневодных коралловых ковчегов, неизменно более благоприятны для кораллов и связанных с ними загадочных консорциумов по сравнению с соседними участками бентического контроля на тех же глубинах. Приведенные ниже методы описывают шаги, необходимые для воспроизведения подхода Coral Arks, включая выбор мест, а также проектирование и развертывание структур Coral Arks. Предлагаемые подходы к мониторингу коралловых ковчегов включены в Дополнительный файл 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Репрезентативные результаты, представленные выше, свидетельствуют о том, что коралловые ковчеги обеспечивают среду обитания и улучшенные условия качества воды для формирования рифовых сообществ на стабильных исследовательских платформах in situ. Ковчеги и участки контроля морского дна на одной и той же глубине демонстрировали неизменно разные профили качества воды. Более высокие средние скорости течения и большее расстояние от берега уменьшали седиментацию и мутность в срединной воде на участках Аркса (рис. 6B), что, вероятно, способствовало более низким измеренным концентрациям растворенного органического углерода на Ковчегах (рис. 6F). Кроме того, эти улучшения прозрачности воды привели к увеличению интенсивности дневного освещения на ковчегах по сравнению с контрольными участками (рис. 6А). Более низкие колебания содержания растворенного кислорода указывают на улучшение доступности кислорода для кораллов на Ковчегах по сравнению с бентосом, особенно ночью (рис. 6G). Все эти показатели были связаны с улучшением выживаемости кораллов 42, ростом 43,44,45 и восстановлением после стресса46,47 в прошлой работе и могут быть связаны с улучшением результатов выживания кораллов, перемещенных в Ковчег, по сравнению с участками бентического контроля (рис. 8 ). Тот факт, что эти условия сохраняются даже после накопления значительной биомассы в результате биообрастания, указывает на то, что естественные процессы пополнения не приводят к ухудшению характеристик качества воды в средневодной среде. Ковчеги были развернуты в 3 км от берега от участков контроля бентоса и, вероятно, выиграли от уменьшения поступления наземных отложений, питательных веществ и, возможно, промыслового давления, которое бросает вызов прибрежным участкам. Размещение ковчегов в районах с чистой водой и низким антропогенным воздействием (например, на шельфе) может обеспечить лучшие условия, чем сильно пострадавшие прибрежные зоны, для распространения биоразнообразия рифов для экспериментов на уровне мезокосма.
Предварительные результаты также свидетельствуют о том, что в средневодных ковчегах наблюдалась меньшая микробизация, центральный рифовый процесс, связанный с деградацией мест обитания бентосных рифов 4,48. Высокие поступления питательных веществ и чрезмерный вылов рыбы были определены в качестве движущих сил трофических обратных связей в масштабах всего рифа, в которых размножаются энергетически дестабилизированные микробные сообщества, что приводит к дыхательному сокращению метаболически доступного кислорода и увеличению заболеваемости коралловыми патогенами в бентосе 6,49,50,51 . Снижение численности свободных вирусов на микробизированных рифах, которые служат первичным литическим контролем роста микробных сообществ, указывает на нарушение трофической структуры, что способствует дальнейшей микробной экспансии52. Микробы, связанные с толщей воды на ковчегах, были менее многочисленны (рис. 7B) и физически меньше (рис. 7D), чем на участках морского дна. Ковчеги также показали более высокое соотношение вирусов и микробов (рис. 7A), обилие свободных вирусов (рис. 7C) и доступность растворенного кислорода, особенно ночью (рис. 6G). Взятые вместе, эти результаты указывают на то, что срединная водная среда демонстрирует меньший потенциал для микробизации по сравнению с участками морского дна. Ковчеги, как мезокосмы, на которых условия окружающей среды могут быть изменены просто путем вертикальной корректировки в толще воды, дают возможность смягчить и дополнительно изучить микробные и молекулярные механизмы деградации рифов.
Для конструкции представленных здесь Коралловых ковчегов были выбраны геодезические сферы двух разных частот (рис. 1). Геодезическая частота (1 В, 2 В, 3 В) указывает на количество повторяющихся подэлементов в геодезической сфере, причем более высокие частоты соответствуют большему количеству треугольных подэлементов. Со структурной точки зрения геодезические многогранники распределяют механическое напряжение по всей конструкции, что приводит к высокой врожденной прочности для их размера53,54. Эти характеристики обеспечивают высокую прочность и долговечность, но достигаются за счет более высокого гидродинамического сопротивления, что может привести к более высоким нагрузкам на швартовную систему. С точки зрения среды обитания сопротивление, создаваемое системой Ковчега, представляет собой индикатор диффузии импульса внутри конструкции и, таким образом, степени, в которой внутренний поток окружающей среды уменьшается. Смоделированные и экспериментально подтвержденные результаты указывают на снижение скорости потока внутри ковчега «Shell» на 40-70% по сравнению с окружающим полем потока из-за генерации турбулентного потока внутри структур (см. Раздел 6 Дополнительного файла 1). Хотя оптимальный уровень снижения внутреннего стока не ясен (и различается в зависимости от геодезической частоты), области пониженного стока в структуре важны для создания нишевых местообитаний 55,56, реминерализации питательных веществ 57,58 и содействия удержанию и расселению личинок 59,60 . Как правило, более крупные и высокочастотные геодезические сооружения, особенно на более открытых площадках установки, требуют анкерных систем с более высокой удерживающей способностью и большей избыточностью, включенных в конструкцию конструкции.
Результаты полевых измерений компонента сопротивления натяжения причальной системы ковчега «Ракушка» близко соответствовали результатам, полученным на основе смоделированных и экспериментальных оценок буксировки (рис. 4), и находились в пределах ожидаемых расчетных диапазонов. Эти результаты указывают на то, что допущения гидродинамической модели верны и что модель может предсказывать силы сопротивления в фоновых диапазонах течений. Однако, несмотря на то, что отклонения в смоделированных и экспериментальных данных были небольшими, диапазон потоков в течение периода испытаний, который был типичным для средних, неливневых скоростей потоков на участке, не позволял провести строгую проверку по всему спектру моделирования. При прогнозировании требований к проектированию систем Coral Arks усилия по моделированию должны сочетаться с информацией о частоте штормов и воздействии на планируемых местах развертывания для проектирования конструкций и причальных систем, которые могут выдержать ожидаемые гидродинамические силы. Представленные здесь работы по моделированию могут быть использованы для проектирования систем Ковчега на других объектах с минимальными затратами (желаемый размер Ковчега, частота и средняя скорость тока в месте развертывания) за счет обеспечения коэффициентов лобового сопротивления и максимальных ожидаемых усилий на системе швартовки и якоря.
Системы Arks и ARMS являются модульными и могут быть построены в разных масштабах и с использованием альтернативных материалов, чем те, которые описаны здесь. Хотя их окончательная долговечность еще не определена, коралловые ковчеги были спроектированы так, чтобы иметь примерно 10-летний жизненный цикл. Материальный состав Ковчега и АРМС влияет на долговечность конструкций, вес систем и, следовательно, требуемую плавучесть для компенсации веса и может повлиять на реакцию сообществ раннего обрастания (Дополнительный файл 1-Рисунок S7). Например, известняк обеспечивает более естественный субстрат для биологической колонизации на ARMS и легко и недорого добывается на большинстве островов карбонатных рифов, но он более хрупкий и тяжелый, чем другие материалы, такие как ПВХ и стекловолокно. Эти факторы следует учитывать с учетом специфических характеристик площадки для проектирования ARMS, ковчегов и причальных систем, которые наилучшим образом соответствуют желаемым результатам проекта.
Места развертывания Coral Arks также должны быть выбраны на основе предполагаемых целей проекта (т. е. исследований, смягчения последствий или восстановления). Факторы, которые следует учитывать при выборе участка, включают доступ к материалам, состояние или состояние рифов, инвестиции/участие сообщества, ограниченность ресурсов, институциональную поддержку и требования к разрешениям. Коралловые ковчеги могут предоставить возможности для удовлетворения конкретных потребностей на участках, которые (1) содержат живые коралловые рифы, которые находятся в относительно плохом состоянии и выиграют от восстановительных мероприятий для улучшения пополнения кораллов, кораллового покрова, защиты прибрежных районов или людских продовольственных ресурсов; (2) имеют потребность в перемещении кораллов в другое место, что может произойти, например, когда существуют юридические требования о перемещении живых кораллов с обломков, намеченных к удалению (на этих участках Коралловые ковчеги могут использоваться в сотрудничестве или в поддержку существующих усилий по восстановлению и посадке растений для улучшения результатов транслокации); (3) потребовать проведения исследований в области новых технологий сохранения и восстановления с использованием коралловых ковчегов для повышения эффективности местных усилий; или (4) иметь достаточно различные местные условия (т.е. разную величину антропогенного воздействия), что означает, что стандартизированные мезокосмы могут дать значимые сравнения о рифовых процессах и вмешательствах. Конкретные подходы к мониторингу аспектов экосистемы Коралловых ковчегов, таких как биологический рост, разнообразие и химический состав воды, будут варьироваться в зависимости от проектов в зависимости от целей проекта и переменных, специфичных для конкретного участка. Репрезентативный план научного мониторинга коралловых ковчегов, проведенного на сегодняшний день, приведен в разделе 5 Дополнительного файла 1.
Конструкция структур коралловых ковчегов может вместить кораллы практически любого вида, размера и возраста и должна обеспечивать улучшенные условия по сравнению с теми, которые находятся на нарушенном рифовом бентосе. В зависимости от скорости роста и кальцификации, наблюдаемой в данной системе, может потребоваться добавление положительной плавучести к структурам Ковчега для компенсации биологического роста и снижения риска затопления. Средневодные конструкции с положительной плавучестью можно взвесить с помощью тензодатчика растяжения/сжатия или тензодатчика, чтобы определить, увеличивается ли вес сообщества в воде (рис. 5). Периодические или долгосрочные измерения с использованием тензодатчика могут дополнять другие показатели роста кораллов с более высоким разрешением для получения показателя роста/кальцификации на уровне сообщества и были включены в качестве регулярной задачи по техническому обслуживанию, чтобы определить, имеет ли система достаточную положительную плавучесть, чтобы компенсировать этот биологический рост с течением времени. В случае, если установленный ковчег больше не может контролироваться или обслуживаться, он может быть перемещен и/или плавучесть может быть удалена, чтобы позволить ковчегу прочно прикрепиться к бентосу.
Описанные здесь методы предоставляют исследователям универсальный инструментарий для сборки сообществ средневодных рифов, которые могут быть размещены в местах с улучшенным качеством воды. Изменяя глубину или расположение структур Ковчега, изменения параметров качества воды могут быть экспериментально связаны с изменениями в структуре рифового сообщества и сукцессионных траекториях. Эта конструктивная особенность позволяет исследователям использовать обильное и недостаточно используемое пространство в срединной воде для сбора и изучения мезокосмов коралловых рифов. Использование засеянных АРМС для транслокации загадочного биоразнообразия и придания «импульса» естественному пополнению подвижных пастбищных беспозвоночных обеспечивает функциональное решение для сокращения биообрастания водорослей и, следовательно, бентической конкуренции за кораллы. Использование установленных и стандартизированных структур выборки в качестве компонентов этой системы обеспечивает дополнительную ценность, позволяя осуществлять долгосрочный мониторинг загадочных сообществ на Ковчегах и сравнивать их с наборами данных, полученными с использованием АРМС в качестве инструмента глобальной переписи биоразнообразия.
Коралловые ковчеги могут служить более целостной, интегрированной и саморегулирующейся платформой для размножения биомассы кораллов и беспозвоночных, которая затем может быть высажена на близлежащие деградировавшие рифы и может обеспечить безопасное убежище для кораллов для роста и размножения в улучшенных условиях качества воды. Как в настоящее время демонстрируется в Пуэрто-Рико, ковчеги могут обеспечить улучшенные результаты выживания для проектов по смягчению последствий, связанных с перемещением кораллов и биоразнообразия рифов из мусора или деградировавших районов. Ковчеги имеют отношение к долгосрочным проектам как метод замены мест обитания для популяций рыб, тестирования новых стратегий сохранения и сохранения биоразнообразия местных рифов. При этом Arks предоставляют универсальные инструменты для проведения исследований на месте рифовых сборок и экологической сукцессии и могут дать новое представление о связности рифов.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Марка Вермейя, Кристен Мархавер и Исследовательский фонд CARMABI на Кюрасао за предоставление ресурсов, поддержки и понимания этого проекта. Мы благодарим Программу восстановления атлантического побережья Вьекеса НАВФАК и инженерную группу «Джейкобс» за их существенную материально-техническую поддержку в установке, обслуживании и мониторинге «Коралловых ковчегов» на Вьекесе. Мы также благодарны Майку Ангере, Тони Луке, Синтии Сильвейре, Наташе Вароне, Андресу Санчесу-Кинто, Ларсу тер Хорсту и Бену Дарби за их помощь и конструктивный вклад в эту область. Это исследование финансировалось Фондом Гордона и Бетти Мур за исследование водного симбиоза FLR и Программой сертификации технологий экологической безопасности Министерства обороны США (RC20-5175).
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 |
References
- Pandolfi, J. M., et al. Global trajectories of the long-term decline of coral reef ecosystems. Science. 301 (5635), 955-958 (2003).
- Hughes, T. P., et al. Phase shifts, herbivory, and the resilience of coral reefs to climate change. Current Biology. 17 (4), 360-365 (2007).
- McManus, J. W., Polsenberg, J. F. Coral-algal phase shifts on coral reefs: Ecological and environmental aspects. Progress in Oceanography. 60 (2-4), 263-279 (2004).
- Haas, A. F., et al. Global microbialization of coral reefs. Nature Microbiology. 1, 16042 (2016).
- Dinsdale, E. A., et al. Microbial ecology of four coral atolls in the Northern Line Islands. PLoS One. 3 (2), 1584 (2008).
- Zaneveld, J. R., et al. Overfishing and nutrient pollution interact with temperature to disrupt coral reefs down to microbial scales. Nature Communications. 7, 11833 (2016).
- Estes, J. A., et al. Trophic downgrading of planet earth. Science. 333 (6040), 301-306 (2011).
- Houk, P., Musburger, C. Trophic interactions and ecological stability across coral reefs in the Marshall Islands. Marine Ecology Progress Series. 488, 23-34 (2013).
- Pearman, J. K., Anlauf, H., Irigoien, X., Carvalho, S. Please mind the gap – Visual census and cryptic biodiversity assessment at central Red Sea coral reefs. Marine Environmental Research. 118, 20-30 (2016).
- Stella, J. S., Pratchett, M. S., Hutchings, P. A., Jones, G. P., Gibson, R. N., Atkinson, R. J. A., Gordon, J. D. M. Coral-associated invertebrates: Diversity, ecological importance and vulnerability to disturbance. Oceanography and Marine Biology: An Annual Review, edited by. , (2011).
- Stewart, H. L., Holbrook, S. J., Schmitt, R. J., Brooks, A. J. Symbiotic crabs maintain coral health by clearing sediments. Coral Reefs. 25 (4), 609-615 (2006).
- Williams, S. M. The reduction of harmful algae on Caribbean coral reefs through the reintroduction of a keystone herbivore, the long-spined sea urchin Diadema antillarum. Restoration Ecology. 30 (1), 13475 (2022).
- Francis, F. T., Filbee-Dexter, K., Yan, H. F., Côté, I. M. Invertebrate herbivores: Overlooked allies in the recovery of degraded coral reefs. Global Ecology and Conservation. 17, 00593 (2019).
- De Goeij, J. M., et al. Surviving in a marine desert: The sponge loop retains resources within coral reefs. Science. 342 (6154), 108-110 (2013).
- Rix, L., et al. Differential recycling of coral and algal dissolved organic matter via the sponge loop. Functional Ecology. 31 (3), 778-789 (2017).
- Plaisance, L., Caley, M. J., Brainard, R. E., Knowlton, N. The diversity of coral reefs: What are we missing. PLoS One. 6 (10), 25026 (2011).
- Leray, M., Knowlton, N. DNA barcoding and metabarcoding of standardized samples reveal patterns of marine benthic diversity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (7), 2076-2081 (2015).
- Pearman, J. K., et al. Disentangling the complex microbial community of coral reefs using standardized Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS). Molecular Ecology. 28 (15), 3496-3507 (2019).
- Pearman, J. K., et al. Cross-shelf investigation of coral reef cryptic benthic organisms reveals diversity patterns of the hidden majority. Scientific Reports. 8, 8090 (2018).
- Carvalho, S., et al. Beyond the visual: Using metabarcoding to characterize the hidden reef cryptobiome. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 286 (1896), 20182697 (2019).
- Hartmann, A. C., et al. Meta-mass shift chemical profiling of metabolomes from coral reefs. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (44), 11685-11690 (2017).
- Ransome, E., et al. The importance of standardization for biodiversity comparisons: A case study using autonomous reef monitoring structures (ARMS) and metabarcoding to measure cryptic diversity on Mo’orea coral reefs, French Polynesia. PLoS One. 12 (4), 0175066 (2017).
- Pennesi, C., Danovaro, R. Assessing marine environmental status through microphytobenthos assemblages colonizing the Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS) and their potential in coastal marine restoration. Marine Pollution Bulletin. 125 (1-2), 56-65 (2017).
- Bartley, R., et al. Relating sediment impacts on coral reefs to watershed sources, processes and management: A review. Science of the Total Environment. 468-469, 1138-1153 (2014).
- Häder, D. P., et al. Anthropogenic pollution of aquatic ecosystems: Emerging problems with global implications. Science of the Total Environment. 713, 136586 (2020).
- Bianchi, D., Carozza, D. A., Galbraith, E. D., Guiet, J., DeVries, T. Estimating global biomass and biogeochemical cycling of marine fish with and without fishing. Science Advances. 7 (41), (2021).
- Rogers, C. S. Responses of coral reefs and reef organisms to sedimentation. Marine Ecology Progress Series. 62, 185-202 (1990).
- Fabricius, K. E. Effects of terrestrial runoff on the ecology of corals and coral reefs: Review and synthesis. Marine Pollution Bulletin. 50 (2), 125-146 (2005).
- Littler, M. M., Littler, D. S., Brooks, B. L. Harmful algae on tropical coral reefs: Bottom-up eutrophication and top-down herbivory. Harmful Algae. 5 (5), 565-585 (2006).
- Scofield, V., Jacques, S. M. S., Guimarães, J. R. D., Farjalla, V. F. Potential changes in bacterial metabolism associated with increased water temperature and nutrient inputs in tropical humic lagoons. Frontiers in Microbiology. 6, 310 (2015).
- Cárdenas, A., et al. Excess labile carbon promotes the expression of virulence factors in coral reef bacterioplankton. ISME Journal. 12, 59-76 (2018).
- Johnson, M. D., et al. Rapid ecosystem-scale consequences of acute deoxygenation on a Caribbean coral reef. Nature Communications. 12, 4522 (2021).
- Altieri, A. H., et al. Tropical dead zones and mass mortalities on coral reefs. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (14), 3660-3665 (2017).
- Timmers, M. A., et al. Biodiversity of coral reef cryptobiota shuffles but does not decline under the combined stressors of ocean warming and acidification. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (39), 2103275118 (2021).
- Enochs, I. C., et al. Shift from coral to macroalgae dominance on a volcanically acidified reef. Nature Climate Change. 5 (12), 1083-1088 (2015).
- Nelson, H. R., Altieri, A. H. Oxygen: The universal currency on coral reefs. Coral Reefs. 38, 177-198 (2019).
- Wallace, R. B., Baumann, H., Grear, J. S., Aller, R. C., Gobler, C. J. Coastal ocean acidification: The other eutrophication problem. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 148, 1-13 (2014).
- Haas, A. F., et al. Effects of coral reef benthic primary producers on dissolved organic carbon and microbial activity. PLoS One. 6 (11), 27973 (2011).
- Shafir, S., Van Rijn, J., Rinkevich, B. A mid-water coral nursery. Proceedings of the 10th International Coral Reef Symposium. , 1674-1679 (2006).
- Rinkevich, B. The active reef restoration toolbox is a vehicle for coral resilience and adaptation in a changing world. Journal of Marine Science and Engineering. 7 (7), 201 (2019).
- Nakamura, T., Van Woesik, R. Water-flow rates and passive diffusion partially explain differential survival of corals during the 1998 bleaching event. Marine Ecology Progress Series. 212, 301-304 (2001).
- Dennison, W. C., Barnes, D. J. Effect of water motion on coral photosynthesis and calcification. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 115 (1), 67-77 (1988).
- Mass, T., Genin, A., Shavit, U., Grinstein, M., Tchernov, D. Flow enhances photosynthesis in marine benthic autotrophs by increasing the efflux of oxygen from the organism to the water. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (6), 2527-2531 (2010).
- Finelli, C. M., Helmuth, B. S., Pentcheff, N. D., Wethey, D. S. Intracolony variability in photosynthesis by corals is affected by water flow: Role of oxygen flux. Marine Ecology Progress Series. 349, 103-110 (2007).
- Nakamura, T., Yamasaki, H., Van Woesik, R. Water flow facilitates recovery from bleaching in the coral Stylophora pistillata. Marine Ecology Progress Series. 256, 287-291 (2003).
- Nakamura, T., Yamasaki, H. Requirement of water-flow for sustainable growth of Pocilloporid corals during high temperature periods. Marine Pollution Bulletin. 50 (10), 1115-1120 (2005).
- McDole, T., et al. Assessing coral reefs on a Pacific-wide scale using the microbialization score. PLoS One. 7 (9), 43233 (2012).
- Haas, A. F., Jantzen, C., Naumann, M. S., Iglesias-Prieto, R., Wild, C. Organic matter release by the dominant primary producers in a Caribbean reef lagoon: Implication for in situ O2 availability. Marine Ecology Progress Series. 409, 27-39 (2010).
- Haas, A. F., et al. Influence of coral and algal exudates on microbially mediated reef metabolism. PeerJ. 1, 108 (2013).
- Silveira, C. B., et al. Microbial processes driving coral reef organic carbon flow. FEMS Microbiology Reviews. 41 (4), 575-595 (2017).
- Knowles, B., et al. Lytic to temperate switching of viral communities. Nature. 531 (7595), 466-470 (2016).
- Szmit, R. Geometry design and structural analysis of steel single-layer geodesic domes. 2017 Baltic Geodetic Congress (BGC Geomatics). , 205-209 (2017).
- Laila, T., Arruda, A., Barbosa, J., Moura, E. The constructive advantages of Buckminster Fuller’s geodesic domes and their relationship to the built environment ergonomics. Advances in Ergonomics in Design. Proceedings of the AHFE 2017 International Conference on Ergonomics in Design, July 17-21, 2017. , (2018).
- Graham, N. A. J., Nash, K. L. The importance of structural complexity in coral reef ecosystems. Coral Reefs. 32, 315-326 (2013).
- Alldredge, A. L., King, J. M. Distribution, abundance, and substrate preferences of demersal reef zooplankton at Lizard Island Lagoon, Great Barrier Reef. Marine Biology. 41, 317-333 (1977).
- Scheffers, S. R., Nieuwland, G., Bak, R. P. M., Van Duyl, F. C. Removal of bacteria and nutrient dynamics within the coral reef framework of Curaçao (Netherlands Antilles). Coral Reefs. 23 (3), 413-422 (2004).
- Van Duyl, F. C., Scheffers, S. R., Thomas, F. I. M., Driscoll, M. The effect of water exchange on bacterioplankton depletion and inorganic nutrient dynamics in coral reef cavities. Coral Reefs. 25, 23-36 (2006).
- Reidenbach, M. A., Stocking, J. B., Szczyrba, L., Wendelken, C. Hydrodynamic interactions with coral topography and its impact on larval settlement. Coral Reefs. 40 (2), 505-519 (2021).
- Reidenbach, M. A., Koseff, J. R., Koehl, M. A. R. Hydrodynamic forces on larvae affect their settlement on coral reefs in turbulent, wavedriven flow. Limnology and Oceanography. 54 (1), 318-330 (2009).
