3D-печать превратилась в средство замены утраченных в мире коралловых рифов. Многие проекты, в том числе усилия SECORE International и Boston Ceramics, применяют этот метод на практике и видят положительные результаты от его внедрения в океан.
В качестве относительно нового подхода к восстановлению морской среды исследования 3D-печатных рифов и их потенциального воздействия на флору и фауну морского дна ограничены. В недавнем исследовании Эмили Дж. Рул и Даниэль Л. Диксон, сотрудники Школы морской науки и политики Университета Делавэра, изучают, как появление кораллов, напечатанных на 3D-принтере, влияет на оседание естественных личинок кораллов и обитающих на рифах рыб-ласточек..
Создание идеальной 3D-печатной среды обитания
В экспериментах Рула и Диксона используются 3D-печатные копии P. дамиконис и А. formosa, местные виды кораллов Индийского и Тихого океанов. Фотограмметрия использовалась для создания цифровых 3D-моделей кораллов с помощью Autodesk ReMake для сшивания фотографий. Модели были напечатаны в 3D на машинах Lulzbot Taz 5, Lulzbot Taz 6 и Makerbot Replicator 2, чтобы соответствовать размерам их естественных аналогов. Для исследования были выбраны нити из четырех различных материалов на основе стоимости и осуществимости, таких как биоразлагаемость. Это были:
- Прочная нить на основе сополиэфира Colorfabb, именуемая «nGen»
- Вторая нить Colorfabb аналогичного состава, именуемая «XT»
- биоразлагаемый PLA/PHA Colorfabb, названный в исследовании просто «PLA», и, - биоразлагаемый Proto-Pasta PLA, армированный нержавеющей сталью, называемый «SS».
Перед использованием каждая из напечатанных на 3D-принтере моделей кораллов выдерживалась в морской воде в течение одной недели. Во время тестирования образцы, напечатанные на 3D-принтере, были размещены в аквариуме рядом с контрольным образцом натурального коралла из рыбьей кости.
В первом исследовании рыб-ласточек по отдельности помещали в резервуары внутри прозрачных сетчатых цилиндров, что позволяло им привыкнуть в течение 15 минут. После привыкания ласточек отпускали и наблюдали еще в течение 15 минут. В это время исследователи искали ассоциацию рыбы с определенным куском коралла, на что указывает 5-сантиметровая близость к кораллу, когда рыба либо неподвижна, либо медленно плавает. Ассоциация также регистрировалась, если рыба уплывала и возвращалась на излюбленный кусок коралла. В ходе дальнейшего наблюдения команда изучила оборонительное поведение ласточек и их способность искать убежища, убедившись, что они не вели себя ненормально в данных условиях.
Во втором наборе тестов P. astreoides (выносливый вид кораллов) пипеткой помещали в разные аквариумы. Поселение, то есть прикрепление личинок к одной из распечатанных на 3D-принтере моделей кораллов, изучалось в течение 14 дней.
Эффективное средство омоложения коралловых рифов?
Результаты обоих наблюдений показали, что ни один из видов не делает различий между напечатанным на 3D-принтере и нейтральным кораллом. Кроме того, ласточки не демонстрировали измененного поведения при контакте с искусственной средой.
В случае личинок кораллов, в частности, “P. astreoides продемонстрировали значительно более высокую усадку при использовании 3D-печатных осадочных поверхностей, чем без осадочной поверхности». Показатели роста и смертности личинок также существенно не отличались от контрольной выборки.
Хотя еще многое предстоит понять в отношении омоложения природных кораллов, эти результаты очень позитивны в отношении интеграции кораллов, напечатанных на 3D-принтере. В заключение Рахул и Диксон заявляют: «Наши результаты показывают, что модели, напечатанные на 3D-принтере, использованные в этом исследовании, по своей природе не вредны для коралловых рифовых рыб или видов насиживающих кораллов, что поддерживает дальнейшее изучение преимуществ, которые эти и другие объекты получают с помощью добавок. производство может предложить в качестве инструментов экологических исследований».
Полное исследование «Объекты, напечатанные на 3D-принтере, не влияют на поведение коралловой ласточки или выживание оседающего твердого коралла» доступно в открытом доступе в журнале PLOS One.