Коралловые рифы в мире вымирают из-за многих факторов, таких как глобальное потепление и ускоренная урбанизация в прибрежных районах, что создает огромную нагрузку на морскую жизнь. «Быстрый упадок коралловых рифов увеличил потребность в изучении междисциплинарных методов восстановления рифов», — объясняет Натали Леви, доктор философии. студентка Университета Бар-Илан в Израиле. «Изучение того, как сохранить биоразнообразие коралловых рифов, является ключевым вопросом, но также необходимо срочно инвестировать в технологии, которые могут улучшить коралловую экосистему и наше понимание окружающей среды рифов».
В статье, недавно опубликованной в журнале Science of the Total Environment , исследователи из четырех ведущих университетов Израиля рассказывают о разработанном ими методе 3D-печати для сохранения коралловых рифов. Их инновация основана на естественной структуре коралловых рифов у южного прибрежного израильского города Эйлат, но их модель может быть адаптирована к другим морским средам и может помочь сдержать опустошение рифов, отравляющее коралловые экосистемы по всему миру.
Совместное исследование возглавили профессор Орен Леви и доктор философии. студентка Натали Леви с факультета наук о жизни Мины и Эверарда Гудман в Университете Бар-Илан, профессор Эзри Тарази и доктор философии. студент Офер Берман с факультета архитектуры и градостроительства Техниона, профессор Тали Трейбиц и доктор философии. студент Матан Юваль из Хайфского университета и профессор Йосси Лойя из Тель-Авивского университета.
Процесс 3D начинается со сканирования подводных фотографий коралловых рифов. Из этой визуальной информации с максимальной точностью собирается трехмерная модель рифа. Тысячи изображений сфотографированы и отправлены в лабораторию, чтобы рассчитать сложную форму рифа и то, как эта форма способствует эволюции разнообразия рифовых видов.
Затем исследователи используют молекулярный метод сбора генетической информации об окружающей среде, которая обеспечивает точные данные об организмах рифа. Эти данные объединяются с другими параметрами и вводятся в алгоритм 3D-технологии, что позволяет построить параметрическую интерактивную модель рифа. Трехмерная модель может быть спроектирована так, чтобы точно соответствовать обозначенной среде рифа.
Завершающий этап — перевод и изготовление керамического рифа в 3D-печати. Рифы изготовлены из уникальной керамики, которая обладает естественной пористостью под водой и обеспечивает наиболее идеальные условия для строительства и восстановления пострадавшего района или для создания новой структуры рифа в качестве основы для продолжения жизни. «Трехмерная печать с использованием природного материала облегчает производство очень сложных и разнообразных элементов, что невозможно при использовании обычных средств производства пресс-форм», — говорит профессор Эзри. Тарази.
Этот процесс сочетает в себе алгоритмы 3D-сканирования вместе с отбором образцов ДНК из окружающей среды и алгоритмом 3D-печати, который позволяет проводить углубленное и точное изучение данных с каждого рифа, а также адаптировать печатную модель к конкретной среде рифа. Кроме того, данные могут быть повторно введены в алгоритм для проверки уровня эффективности и результативности проекта после его реализации на основе информации, собранной в процессе. «Существующие искусственные рифы с трудом воспроизводят сложность среды обитания кораллов и содержат виды рифов, которые отражают естественную среду. Мы представляем новый настраиваемый 3D-интерфейс для создания масштабируемых структур с использованием реальных данных, собранных из коралловых экосистем», — подчеркивает Натали Леви. Офер Берман добавляет:
По словам исследователей, это исследование отвечает двум критическим потребностям в спасении коралловых рифов. Во-первых, это потребность в инновационных решениях, которые облегчают крупномасштабное восстановление, которое можно адаптировать для поддержки коралловых рифов во всем мире. Во-вторых, это воссоздание естественной сложности кораллового рифа — как по размеру, так и по дизайну — что привлечет такие виды рифов, как кораллы, рыбы и беспозвоночные, которые поддерживают отрастание естественных коралловых рифов . В настоящее время исследователи устанавливают несколько напечатанных на 3D-принтере рифов в Эйлатском заливе. Они считают, что полученные результаты помогут им применить эту инновацию к другим рифовым экосистемам по всему миру.
