适用于可扩展珊瑚礁修复的珊瑚附着模块设计

全球珊瑚礁危机已促使世界各地开展修复计划。针对珊瑚幼体阶段的干预是最具可扩展性的方法之一，因为补充招募过程发生在大尺度空间范围内。因此，它代表了促进珊瑚种群恢复的最佳杠杆之一。主动珊瑚幼体播撒已显示出显著成效，而被动型基底工程则已成为一种前景广阔的补充策略。具有螺旋凹槽结构的珊瑚定居模块在小型实验单元上可将定居和存活提高至多80倍，但这些结果能否转化为可按数千个单元规模部署的工具，仍然是一个悬而未决的问题。 在此，我们将成功的实验性珊瑚定居设计中的结构特征转移到适于生产的混凝土模块中，以：(i) 在4个水动力条件和珊瑚覆盖度不同的礁点，对5种设计在一年内的珊瑚招募效果进行评估；(ii) 将生产规模模块的表现与实验性黏土模块及天然珊瑚礁基底进行比较；以及 (iii) 确定大规模生产的关键参数。珊瑚定居模块的螺旋凹槽几何结构相较于无特征对照设计表现出约20倍的优势，并且其招募量至少比天然礁体高3至32倍。螺旋结构特征已成功从实验性黏土模块转移到生产规模混凝土模块上；当以缝隙长度进行标准化时，其定居密度相当，而缝隙长度被证明是可利用栖息地在生物学上最相关的计量单位。通过生产690个模块并将其部署于夏威夷瓦胡岛西侧的一处混合型礁体，验证了该方法的生产可行性。 本文提出的被动珊瑚幼体招募方法可显著提高大规模珊瑚礁修复在物流和经济上的可行性。该方法既不需要珊瑚幼体培育，也不需要幼体处理或珊瑚断枝，并且在遗传多样性或幼体供给受限的情况下，可与主动幼体播撒相兼容。珊瑚定居模块可在预制构件工厂中通过标准化混凝土模具浇筑成型。模块已证明在水流条件和珊瑚覆盖度差异显著的礁环境中，能够持续提升珊瑚招募效果。部署由螺旋凹槽结构组成的混合阵列，并结合提供多层级复杂性和三维粗糙度的设计，可同时最大化珊瑚、鱼类和无脊椎动物群落的修复成效。场址选择是最关键的部署决策，应综合考虑幼体供给、水动力条件和基底稳定性，因为这些因素对招募结果的影响大于设计选择本身。该类模块具有广泛的应用潜力，既可整合进现有海岸基础设施，也可用于独立的礁体修复方案，还可构成具有基底固结功能的互联式配置。

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🏷️ 珊瑚礁修复 珊瑚幼体招募 定居模块 被动基底工程 螺旋凹槽结构