纽黑文港生活实验室为地球挑战提供解决方案

詹姆斯·尼克尔（James Nikkel），研究科学家兼主任 赖特实验室高级原型设计中心 （APC） 及其在 APC、耶鲁大学环境学院和 The Sound School-New Haven 公立学校的合作者，在耶鲁行星解决方案项目授予的种子基金的支持下，一直在扩大和增强 Sound School 在 City Point 附近纽黑文港口的人工牡蛎礁，以开发和实施应对我们星球当前面临的三个挑战的解决方案： 污染、气候变化和生物多样性丧失。

珊瑚礁通过牡蛎过滤改善当地水质，减少风暴和海浪作用增加的影响，并通过为多种物种提供额外的栖息地和苗圃区域来增加当地生物多样性，从而有助于应对这些挑战。 此外，珊瑚礁提供了一个“生活实验室”，桑德学院和耶鲁大学的学生和科学家都可以用它来研究人工珊瑚礁建设对纽黑文港二氧化碳_化学、生物多样性和富营养化的影响。

除 Nikkel 外，合作者还包括物理学研究生兼 APC 副主任 Arina Telles;耶鲁大学生态系统生态学教授彼得·雷蒙德（Peter Raymond）;彼得·所罗门（Peter Solomon）和妮可·布夫（Nicole Bouve），声音学校的水产养殖科学教师;约翰·布尔（John Buell），声音学校-纽黑文港基金会主席。

建造珊瑚礁

珊瑚礁项目由The Sound School于2016年秋季启动，临时珊瑚礁于2017年获得CT DEEP的批准。 学校创建了一个带有 10 个礁石球的原型礁石（人工礁石模块，旨在模仿天然珊瑚礁;放置在海洋中为珊瑚礁生长提供栖息地结构），但需要获得许可才能使珊瑚礁保持为永久性结构。

2022年， 耶鲁行星解决方案项目向 Buell、Nikkel、Raymond 和 Solomon 授予了种子基金，以支持通过法律程序获得珊瑚礁许可证并继续该项目所需的工作。该许可证获得批准，2023 年 7 月，在 The Sound School 的暑期课程期间，一小群学生、教师和科学家开始制造和安装另外 17 个礁石球。还监测了当前珊瑚礁的牡蛎密度和大小分布。

每周三天，该小组会在不同的地方对水进行采样，并生产100公斤的混凝土牡蛎礁球。每个球都需要几个小时才能在学校现场使用模具制作。然后将球放在混凝土中过夜;然后从模具中取出，放在外面风干几周，直到球足够坚硬可以展开。

包括尼克尔和泰勒斯在内的小组每周还会潜水一到两次，在珊瑚礁区域、珊瑚礁附近和100米外的一些控制地点进行调查和测量生命。 控制地点没有礁石球，生物多样性低，因为该地区主要是泥滩，因此没有牡蛎或其他生物可以依附的结构。 添加礁石球可以使贝类和其他生命形式建立住所。

该小组报告说，他们已经观察到当前珊瑚礁区域生物多样性增加的明显迹象，并预计随着珊瑚礁的继续扩张，生物多样性将会增加。

尼克尔说：“我们不仅为牡蛎提供一个地方，而且是一个防波堤区。小螃蟹和鳗鱼以及生活在这些建筑物周围的各种动物的地方。它为它们提供了一点安全感，使其免受其他捕食者的侵害。

在 APC 实现礁球的长期数据采集和可见性

Nikkel 和 Telles 致力于为学生和科学家开发和定制现成的仪器，以便能够研究珊瑚礁的影响。他们开发并制造了一个标准的数据采集包，该包放置在珊瑚礁附近的浮标上，传感器提供实时环境数据，这些数据对于了解珊瑚礁中的生命很重要，例如水温、水质、pH值、盐度、溶解氧和水深。

尼克尔解释说，在耶鲁大学研究水质的科学家通常会进行一次性的水收集，或者派出一天的探测器，然后根据这些数据进行深入测量，但珊瑚礁研究需要更多的长期数据收集。 因此，这些仪器是耐用的;在收集数据时被排除在外数月，并实时上传。

长期不使用仪器存在挑战，包括该地区浮游植物的生长，浮游植物是牡蛎的主要食物，以及精确测量浊度。 Nikkel 和 Telles 在仪器开发过程中一直在努力应对这些挑战。

Nikkel 和 Telles 还为 APC 的牡蛎球制作了单独的标签。尼克尔说：“在纽黑文港，能见度通常很低，你最终会有一个相距1.5米的100个牡蛎球的大场地。如果我潜入那里测量一个特定的球，我不会知道我在哪里，所以我们做了一个非常有触感的牡蛎形标签。

未来的考虑和机遇

尼克尔说，该小组正在制造的混凝土礁石球基本上是永久性结构，特别是在目前的泥滩地区 – 天然珊瑚礁不太可能自行生长 – 但有一些兴趣考虑开发结构，这些结构将溶解在天然珊瑚礁会随着时间的推移在其周围堆积的区域。

此外，该小组发现，在水下调查中，珊瑚礁上的物种多样性和丰度比对照点高得多。然而，牡蛎种群本身目前似乎并不能自给自足。由于目前珊瑚礁的规模有限，该小组怀疑高捕食和低招募正在阻止牡蛎种群稳定下来，并建议用额外的亲鱼增加珊瑚礁的大小将解决这个问题。

尼克尔说，纽黑文生活实验室是一个长期的Sound School项目，是“大学研究人员参与的一个有趣的本地机会，能够为学生提供小型的、明确的项目来参与研究”。