人工鱼礁是什么?关于人工鱼礁的详细介绍

创闻科学2020-11-16 14:24:55

人工礁石是一种人造水下结构,建造人工礁石通常是为了在大体上空旷的海底区域促进海洋生物的生长,控制侵蚀,阻挡船只通过,避免拖网的使用,或者改善冲浪条件等。

许多人工礁石是用其他用途建造的物体建造的,例如通过钻井平台下沉(通过钻井平台到礁石计划 Rigs-to-Reefs program)、凿船、或部署瓦砾或建筑碎片。其他人工礁石是由聚氯乙烯或混凝土专门建造的(如礁石球)。当保存在海底时,沉船可能会变成人工礁石。不管建造方法如何,人工礁石通常提供藻类和无脊椎动物如藤壶、珊瑚和牡蛎附着的坚硬表面;附着的海洋生物的积累反过来为鱼类的聚集提供了复杂的结构和食物。

历史

人工礁石的建造始于古代。波斯人修建了人工礁石,堵住了底格里斯河的河口,以挫败印度海盗;在第一次布匿战争(First Punic War)期间,罗马人在西西里的迦太基港口建造了一个礁石来困住敌人的船只 并协助把迦太基人赶出这个岛。

最迟在17世纪的日本,人们开始使用人工礁石来增加鱼产量或进行藻类养殖,当时碎石和岩石被用来种植海带。美国有记录以来最早的人工鱼礁是在19世纪30年代,当时南卡罗来纳州海岸的茅屋原木被用来改善捕鱼。

从19世纪40年代开始,美国渔民使用交错原木建造人工鱼礁。最近,旧冰箱、购物车、丢弃的汽车和停止服务的自动售货机等废弃物取代了临时礁石中的原木。官方批准的项目包括退役船只、地铁车辆、作战坦克、装甲运兵车、石油钻机和蜂巢状礁球。

2018年,马尔代夫引进了世界上最大的3D打印人工鱼礁,旨在保护珊瑚礁免受气候变化和海水变暖的破坏。

发展

人工礁石往往在或多或少可预测的阶段发展。首先,当洋流遇到垂直结构时,它会产生富含浮游生物的上升流,为沙丁鱼和鲦鱼等小鱼提供可靠的进食点,而沙丁鱼和鲦鱼则吸引金枪鱼和鲨鱼等远洋捕食者。接下来是生物寻求保护免受海洋致命的开放性—石斑鱼、鲷鱼、松鼠鱼、鳗鱼和扳机鱼等洞穴和缝隙生物。机会主义捕食者,如鲹科鱼类和梭鱼也出现了。经过几个月和几年,礁石结构形成了海藻、被囊动物、硬珊瑚和软珊瑚以及海绵组成的外壳。

电矿物堆积(EMA)

电矿物堆积(EMA),也称为生物岩,涉及施加低压电流到金属结构,使石灰石在表面结晶,也使珊瑚幼虫可以附着和生长。电流也会加速附着后的生长。

EMA的工作原理就像给电池充电一样,正极是阴极,负极是阳极。施加电流将溶解的矿物质吸引到阴极或阳极。化学反应发生在两极。在阳极上,氧气和氯气形成气泡。这些气泡浮到表面并溶解在空气中。在阴极,出现氢气泡和石灰石沉淀。

EMA需要的电压较低,可以由漂浮的太阳能电池板或波动产生。

一个名为全球珊瑚礁联盟(GCRA)的科学家联盟开发了这种被称为生物岩过程电技术,并获得专利,该技术利用矿物堆积进行珊瑚礁恢复、海水养殖和海岸线保护。

人工冲浪礁石

人造物体为海洋生物提供了躲避的场所,就像这只 勃氏新热鳚(Sarcastic fringehead)

人工冲浪礁石已经在几个地方建立起来了。支持者列举了诸如海岸保护、栖息地改善和海岸研究等好处。人工冲浪礁石在世界上第一次尝试是在加利福尼亚州洛杉矶附近的埃尔塞贡多。之后堆一次尝试是在西澳大利亚珀斯的莫斯曼海滩。这个礁石是由巨大的花岗岩构成的,呈金字塔形,形成适合冲浪者的合适的破碎波浪。2000年,在澳大利亚昆士兰州黄金海岸的窄颈建造了一个人工礁石,由400多个装满沙子的巨大土工袋(每个袋子都比一辆公共汽车大)组成。这个人工礁石有两个目标:稳定海滩营养和改善冲浪条件。

欧洲第一个人工礁石于2008年获得批准。建筑工程于2008年8月30日在英国伯恩茅斯的博斯科姆开始(5个月前,3名当地议员在新西兰花了18天时间进行一次实况调查),并于2009年11月开业。这一耗资300万英镑(占该议会当年年度预算2.5%)的人工礁石预计将产生比以前大至多30%的海浪,并将每年冲浪天数增加一倍。这个人工礁石的建设从2008年6月持续到2009年8月。博斯科姆礁是由装满沙子的大型土工织物容器建造的,总共 13,000 cubic metres (460,000 cubic feet)。但它完全失败了,人们试图把它变成一个多功能礁石,也失败了。伯恩茅斯委员会试图从总部设在新西兰的礁石建筑公司追回资金,但该公司在支付任何赔偿之前就进入了破产管理程序。

在美国,沿海许可要求是建造冲浪珊瑚礁的主要阻碍。美国唯一建造的冲浪珊瑚礁是南加州的“普拉特礁”(Pratte's Reef),它于2000年建造,并按计划于2008年拆除。

环境影响

根据海洋保护环境组织(The Ocean Conservancy)的说法,奥斯本礁(Osborne Reef)可能表明人工礁石的优点需要重新审视。该组织的资深科学家杰克·索贝尔(Jack Sobel)表示,“几乎没有证据表明人工礁石具有净利益”,他引用了诸如油漆、塑料零件等有毒物质的担忧,并且人工礁石会破坏生态系统,将鱼类集中在一个地方(加剧过度捕捞)。

诱鱼装置

人工礁石可以显示当地鱼类种群恢复、珊瑚礁和藻类生长的快速增长。然而人工礁石上发现的一半以上的生物量是从其他地区吸引来的,而不是在那里建立的。国家海洋渔业服务局(NMFS)的生物学家詹姆斯·博恩萨克(James Bohnsack)得出结论,人工礁石不会增加鱼类数量。相反,它们作为鱼类聚集设备(FADs)从其他礁石吸引鱼类。将鱼集中在礁石上也有利于捕鱼。研究仍在继续。

被人工礁石区域吸引的鱼类因礁石的年龄、大小和结构而异。大型礁石结构,如大型沉船,会吸引更大的鱼。

在岩石地带使用沉船为当地生态系统创造了新的营养结构。它们成为某些物种的家园,许多附近的动物迁移到沉船中。这使自然生态系统失衡,并改变了许多其他栖息地。

娱乐型潜水地点

全世界成千上万受欢迎的沉船潜水地点都建在作为人工礁石的沉船周围。其中一些沉船是为了吸引潜水爱好者而故意沉没的。佛罗里达州的前美国军舰明镜格罗夫号(USS Spiegel Grove)和航空母舰奥里斯卡尼号(USSOriskany), 北卡罗来纳州的前美国军舰因陀罗号(USSIndra)和前美国军舰伊俄勒斯号(USSAeolus)和格林纳达的布兰卡号(Bianca C)每年吸引数千名潜水爱好者前往。

潜在污染源

大多数人工礁石中使用的材料通常通过释放在礁石环境中不自然存在的化学物质和营养物来造成污染。船舶会释放多氯联苯、石棉、铁、含铅涂料和防污涂料,这些物质会渗入海洋并进入食物链。

旧轮胎被用来制造许多人工礁石。仅在佛罗里达,就有571个允许的人工礁石存在,而且非法人工礁石的数量要多得多。轮胎由许多化学物质和化合物制成,如炭黑、硫磺、氧化锌和过氧化物。美国国家人工礁石计划(US National Artificial Reef Plan)指出,轮胎是一种很好的人工礁石建筑材料,因为轮胎分解时不会释放有毒物质;虽然很少有公开的信息支持这一说法,但未来许多不同类型橡胶轮胎的分解可能会造成看不见的污染。

轮胎已经不受海洋生物学家的青睐。热带风暴可能摧毁轮胎控制系统,将轮胎冲到海滩上,摧毁附近的珊瑚礁,并抑制新的珊瑚生长。因此,佛罗里达等州和法国已经开始大规模清除轮胎人工礁石。在佛罗里达劳德代尔堡海岸(Fort Lauderdale, Florida)的奥斯本礁上,船只被允许在现场倾倒未固定的轮胎。暴风雨打破了将原来的轮胎捆在一起的尼龙带。自2007年以来,大约700,000个轮胎中的130,000个被移除。在其他人工礁区,飓风将佛罗里达到北卡罗来纳州的海滩上的轮胎卷起,破坏了珊瑚礁,造成污染并需要昂贵的清理费用。因此,海洋保护组织现在在每年九月的国际海岸清理中加入轮胎清理项目。

防侵蚀

一些人工礁石被用来防止海岸侵蚀。它们可以被设计成使用多种方式防侵蚀。有些是为了迫使波浪将能量释放在近海,而不是直接施加在海岸线上。其他人工礁石被设计用来在海滩上保持沉积物。这些人工礁石收集沉积物。这些人工礁石是为每个独特的区域定制的。

例子

佛罗里达

佛罗里达是许多人工礁石的所在地,许多人工礁石是特意由沉没的船只组成的,包括海岸警卫队(Coast Guard)的切割船 杜安(Duane)和贝卜(Bibb)和美国海军登陆舰明镜格罗夫(Spiegel Grove)

奥斯本礁

轮胎组成的奥斯本礁(2007)

在20世纪70年代早期,超过200万辆旧汽车轮胎被倾倒在劳德代尔堡海岸,形成了人工礁石。然而,轮胎没有正确地固定在礁石结构上,洋流把它们弄松了,把它们撞上了正在发育的礁石和它的天然邻居。截至2009年,经过10多年的努力,只有不到10万个轮胎被拆除。

海王星礁

海王星纪念礁(Neptune Memorial Reef)最初被认为是一个逐渐衰落的艺术项目。海葬成了资助这个项目的一种方式。截至2011年,已经发生了大约200起“安置”。火化后的遗体与混凝土混合,在入水前被装在柱子里,或者塑造成海星、脑珊瑚、15英尺(4.6米)大小的狮子或其他形状的铸件。

前美国军舰马萨诸塞号

1921年,美国战舰马萨诸塞号 Massachusetts 被凿沉在彭萨科拉(佛罗里达州)海岸的浅水中,然后被用作实验火炮的目标。1956年,该船被佛罗里达州最高法院宣布为佛罗里达州的财产。自1993年以来,沉船一直是佛罗里达州的水下考古保护区,并被纳入国家史迹名录。她充当人工礁石和潜水点。

前美国军舰奥里斯卡尼号

在前美国军舰 奥里斯卡尼号上生长的海洋生物,这艘军舰在2006年被凿沉用于建造人工礁石。

世界上最大的人工鱼礁是由44,000吨航空母舰奥里斯卡尼号(USSOriskany)2006年在彭萨科拉(佛罗里达州)海岸特意下沉而成的。

前美国军舰霍伊特·范登堡号

第二大人工礁石是霍伊特·范登堡号(USNS Hoyt S. Vandenberg,),一艘二战时期的部队运输工具,战后用作航天器跟踪船。2009年5月27日,范登堡号在距离基韦斯特7英里的地方被凿沉,沉入140英尺(43米)清澈的水中。支持者期望这艘船将娱乐型潜水爱好者从天然珊瑚礁中吸引过来,让这些珊瑚礁从过度使用造成的损害中恢复。

前美国军舰明镜格罗夫号

前美国军舰明镜格罗夫号(USS Spiegel Grove)位于迪克西浅滩,距离佛罗里达群岛国家海洋保护区的佛罗里达群岛6英里(9.7公里) 。她的确切位置是 25°04′00.23″N 80°18′00.7″W / 25.0667306°N 80.300194°W。

北卡罗来纳州

前美国军舰扬西号

前美国军舰扬西(USSYancey)于1990年在北卡罗莱纳州莫尔黑德市作为人工礁石沉没。她右舷朝下躺着,深度为160英尺(49米)。

前美国海岸警卫队巡逻艇斯巴号

前美国海岸警卫队巡逻艇斯巴号(USCGCSpar) 在2004年10月被凿沉到水下108英尺(33米),在距离北卡罗莱纳州的莫尔黑德市30英里(48公里)的地点充当人工礁石。

前美国军舰因陀罗号

前美国军舰因陀罗号(USSIndra)1992年8月4日被作为人工礁石凿沉到水下60英尺(18米)。

它的坐标是 34°33′55″N 76°58′30″W / 34.56528°N 76.97500°WCoordinates: 34°33′55″N 76°58′30″W / 34.56528°N 76.97500°W。

前美国军舰伊俄勒斯号

前美国军舰伊俄勒斯号(USSAeolus)在1988年8月沉入海底形成人工礁石。位于距离博福特入口大约22英里处的水下110英尺(30米)处,被潜水爱好者定期造访。

特拉华州

红鸟礁

退役的地铁车厢在沉入海中组成人工礁石前被装载到驳船上。

2000年末,MTA纽约市交通局决定淘汰过时的地铁车队,为新的R142和R142A列车腾出空间。过时的地铁车辆(绰号“红鸟”)已经在纽约地铁系统的IRT线路上运行了40年。每辆车都被剥离,净化,装上驳船,沉入特拉华州海岸外的大西洋。一些汽车因生锈而被拆除了牌照,然后在易趣上拍卖掉。这个项目总共沉入了1200辆地铁车厢。

2007年9月,MTA批准了另一份价值600万美元的合同,将1600辆退役地铁车辆用作人工礁石。旧型号除了塑料前端外,都用不锈钢包着,塑料前端在下沉前就被拆除了。退休车队包括旧的工作列车和损坏得无法修理的汽车。

墨西哥

坎昆水下博物馆

自2009年11月以来,艺术家杰森·德凯雷斯·泰勒(Jason deCaires Taylor)在墨西哥坎昆海岸的坎昆水下博物馆创作了400多件真人大小的雕塑。由于反复的飓风肆虐,该地区的珊瑚礁严重退化。该项目由国家海洋公园和坎昆航海协会资助。它被设计成使用中性ph粘土来模拟珊瑚礁。泰勒构建了独特的场景,描绘了从一个男人看电视到20世纪70年代大众甲壳虫复制品等的日常活动。这个人工礁减轻了附近曼乔内斯礁的压力。

澳大利亚

自20世纪90年代末以来,澳大利亚政府一直在提供退役军舰作为娱乐性水肺潜水的人工礁石。迄今为止,已有七艘船沉没:

  • HMASSwan 1997年12月在西澳大利亚的邓斯伯勒。
  • HMASPerth 2001年11月在西澳大利亚奥尔巴尼。
  • HMASHobart 2002年11月在南澳大利亚的扬卡利亚湾。
  • HMASBrisbane 2005年7月在昆士兰州的阳光海岸。
  • HMASCanberra 2009年10月在维多利亚菲利普港湾入口以西的一个地方。
  • HMASAdelaide 2011年4月在新南威尔士中央海岸的陆地上。
  • HMASTobruk 2018年6月29日在昆士兰海岸的赫维湾 。
直布罗陀

直布罗陀礁是埃里克·肖(Eric Shaw)在1973年首次提出的。轮胎的初步实验证明是不成功的,因为轮胎被水流冲走或埋在沙子下面。1974年,当地码头和直布罗陀港务局捐赠了一些船只。前两艘是在坎普湾沉没的驳船。2006年,一艘65吨重的木船真正快乐号 (True Joy,也称为诺亚方舟Noah's Ark))也沉在那里,其次是2007年中型散货船新火焰号(MVNew Flame)。

2013年,70多块混凝土被沉入水中,每块都有一平方米大小,和突出金属条。这导致了英国和西班牙之间的激烈辩论,直布罗陀指控西班牙每月入侵其水域40多次,西班牙指责直布罗陀在珊瑚礁中设置金属栅栏,以阻止西班牙渔民在海底拖网捕鱼。这一下降导致两国之间的外交冲突,因为直布罗陀是英国海外领土。

印度

寺庙礁

人工冲浪礁神庙礁位于印度庞迪切里市的海岸,由混凝土、岩石、树木、棕榈树和铁棒等完全回收的材料建造而成。它位于水深18米(59英尺)处。

迪拜

迪拜之珠是迪拜海岸一座受艺术启发的失落之城。该遗址占地5英亩,位于世界群岛。它位于水深10至20米(33至66英尺)处,该遗址被设计成一座古老的失落的城市,用公元前800年的区域设计线索完成寺庙和雕像。

菲律宾

水下巧克力山是由菲律宾邦劳岛海岸的旋转飘移礁潜水中心承担的人工礁项目。它由当地潜水员收集的碎珊瑚组成,他们将碎珊瑚附着在铁丝结构上。这些建筑的形状与巧克力山相同,可以在保和岛地区找到。目的是建设一个新的潜水地点和新的海洋栖息地。