人造珊瑚礁的新選擇—3D列印

珊瑚是海洋生物的基礎,它們形成了地球上最多樣化的生態系統,因此有時也被稱作「熱帶海洋森林」。它們形成了海洋中數十種物種的避難所、繁殖地和覓食區。如果它們消失,會極大地影響當地的生物多樣性。然而,正如人類會造成污染和破壞一樣,珊瑚也可以促進或補救更多的生命。這就是為什麽經常有報道稱,遇難舊船或沈船甚至是人造混凝土結構都可用於建造人造礁石,並具有巨大的發展潛力。在香港,研究人員正在致力於開發一種能夠使用有機材料的3D列印結構,這可能會給海底世界帶來全新的機會。

珊瑚礁已經存在4.85億年,占地面積共約284,300平方公里,相當於8個台灣的面積呢。它們為至少25%的海洋物種提供了庇護所,其中包括魚類、軟體動物、蠕蟲、甲殼類動物等。珊瑚礁通常生活在溫暖清澈的水域,然而,目前世界各地的珊瑚礁正受到生活污水、海洋石油泄漏、沈積物積累、以及海洋溫度升高的威脅。這種威脅令全世界的環保主義者憂心忡忡。以香港為例,海下灣海岸公園原本擁有構成全港礁石的珊瑚種類的四分之三以上,以及超過120種與珊瑚礁息息相關的魚類。然而,由於多年來的生物侵蝕,使得它們逐漸惡化,再加上2015年至2016年之間的珊瑚白化事件以及大規模殺傷性死亡,已經使得當地珊瑚群落處於危險之中。

為此,香港大學建築學院機器人實驗室與香港大學太古海洋科學研究所展開合作,成立了一個珊瑚修復研究項目。該項目由香港漁農自然護理署(AFCD)委托進行,也是香港海下灣海岸公園正在進行的珊瑚修復管理措施的一部分。在過去,人造礁石是由塑料、混凝土或金屬等污染物製成的。而現在,則可以選擇使用環保材料來製成,例如陶瓷和紅陶土。香港大學的項目團隊使用的3D打印技術,可以打印出針對不同環境(如泥沙沈積)的特定位置的可定製結構,從而提高生態修復的成功率。因此,海洋生物學家和建築師團隊開發了一系列3D打印的紅陶土珊瑚礁結構,以協助珊瑚修復,為退化地區提供結構複雜的基底。

3D打印的珊瑚礁的設計,旨在防止沈積物堆積,這是珊瑚礁的主要威脅之一。團隊利用一種量身定制的算法來打印生物模擬圖案,並與用於固定珊瑚碎片的空間整合在一起。 2020年7月初,由128塊直徑600mm、總占地面積約40平方米的珊瑚磚完成生產。這些珊瑚磚使用了紅陶土材料,並通過3D粘土打印機器人打印出,再以1125℃燒製而成。該設計的靈感來自珊瑚特有的圖案,並融合了一些針對香港水域的特徵。 3D打印的珊瑚礁已於2020年7月,部署在公園內三個選定的地點,包括珊瑚灘,月亮島,以及世界自然基金會海洋生物教育中心附近的一個受保護的海灣。

該項初步研究旨在針對三種珊瑚物種——鹿角珊瑚、扁腦珊瑚、以及雀屏珊瑚所使用的單種培養、混合培養和多種培養的恢復方法進行調查研究。實驗採用了不同的策略,選定了三種不同物種,以代表公園的歷史、當前、未來的優勢候選物種:軸孔珊瑚(Acropora),通常又被稱為鹿角珊瑚,因其生長迅速,使其成為空間競爭物種;扁腦珊瑚(Platygyra),又被稱為片腦紋珊瑚,能適應熱刺激,但會遭受生物侵蝕;雀屏珊瑚(Pavona),具有獨特的板狀生長形式,可適應沈積。項目團隊還收集了有望恢復生命的珊瑚,這些珊瑚是被驅逐脫落的珊瑚碎片,如果沒有人工干預,它們將難以生存。該項目為這些珊瑚碎片提供了第二次生長的機會。珊瑚碎片已於2020年7月移出栽種,明年將開始對該實驗實行監測。

研究人員表示,希望這種制造人工珊瑚礁的新方法,能有助於更有效地恢復珊瑚和保護生物多樣性,從而為當下正在全球進行的拯救大都市中退化的珊瑚礁系統的行動,做出重要貢獻。

 

Source: Archdaily,環境資訊中心

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