3D打印技术可以用来拯救珊瑚白化危机
时间:2017-03-25 11:34 来源:国家地理 作者:中国3D打印网 点击:次
关于珊瑚礁的新闻总是让人喜忧参半。珊瑚是地球上最脆弱的生态系统，对海洋生物的意义重大。这一物种对温度变化极为敏感，目前正走向灭亡，其速度令所有人震惊。根据今年早些时候发表在《科学报告》（Nature’s Scientific Reports）上的报道，至本世纪末，几乎每个珊瑚礁都会每年遭遇一次危及生命的漂白。上个月，澳大利亚科学家在调查了大堡礁之后表示，这个世界最大的珊瑚礁系统在去年的时候，经历了有史以来最严重的一次漂白，损失了近四分之一，而今年的情况或将更加严峻。
虽然形势如此严峻，但或有一丝希望尚存。相较于天然珊瑚礁，人造珊瑚礁在面对变化的海洋化学环境时，不仅受气候变化影响程度更小，且状态更稳定。目前科学家正在利用3D打印技术，模仿天然珊瑚礁的纹理和结构来制作人造珊瑚礁，争取实现之前恢复工作没能达到的效果。
3D打印珊瑚的试验装置在地中海、加勒比海、波斯湾和澳大利亚投入运行。倘若这些人造珊瑚礁试验成功，在未来几年时间里不仅能成功吸引鱼类，还能诱惑珊瑚幼虫附着在上面，进行建构和繁殖，那么新的珊瑚礁就会生长出来，重建地球上最重要的生物栖息地。
在这张特写中可以看到，由于海水升温引发的漂白作用，珊瑚虫失去了颜色。
摄影：KEITH A. ELLENBOGEN, AP
夏威夷大学的海洋科学家Ruth Gates一直在研究珊瑚对气候变化的承受度。她说：“这是一次很有意思的进步，促使我们去反思，仔细思考最初的那里究竟有些什么，究竟是什么样子。我觉得这种进步很难得，很不错。”
如何打印珊瑚
3D打印技术可以追溯到20世纪80年代，其重要性堪比工业革命时期跨时代性的重要发明。这项3D技术应用广泛，从珠宝到汽车配件，甚至还使用人体细胞打印肾脏（这些肾脏已被成功移植）。
21世纪初，3D打印技术进入了野生动物世界。Dudley是生活在加拿大英属哥伦比亚省的一只鸭子，曾在和鸡类的打斗中落败受伤，人们给它安装了一个假肢。除此以外，一只喙被打掉一半的白头海雕也接受了这项技术的帮助，打印出来的喙似乎和真的一般无二。这样看来，用3D打印技术重建珊瑚结构只是时间问题。
大堡礁
2012年，第一个使用3D打印技术完成的珊瑚礁沉入了波斯湾的巴林岛附近海域。相对于鸟喙和鸭腿，这堪称为质的飞跃。因为设计3D珊瑚相当于为特定居民设计一座城市。每一块礁石都重达2.5吨。珊瑚礁由数百万只小珊瑚虫建造而成，珊瑚组织内部则生活着一种像海藻一样的生物，名为虫黄藻。二者之间相互依存。珊瑚为虫黄藻提供安全的港湾，虫黄藻为珊瑚提供重要的营养物质。人造珊瑚并不稀奇，此前的“人造珊瑚”一般由沉船、塑料、混凝土块、旧轮胎、旧汽车组成。人们把这些堆积到海底，希望鱼类和其他海洋生物能在此生活。一尊基督雕像就静静地伫立在佛罗里达群岛的波涛之下，上面长满了珊瑚。
虽然如此，仍然出现过很多因不适应周围环境而失败的案例。但是另一方面，3D打印的珊瑚可以再现自然角落和缝隙、鱼的安全空间、水流道、通道，还有不同角度带来的光影等等，让鱼类可以躲避捕食者。
荷兰的波斯卡里斯海运公司目前与摩纳哥王子阿尔伯特二世基金会（the Prince Albert II of Monaco Foundation）合作，准备把六个3D打印的珊瑚结构放入摩纳哥拉尔沃托保护区。这些珊瑚由白云石砂做成，每个都重2.5吨，直径2米，略高于1米，需要13个小时打印。
公司的两位高级工程师Astrid Kramer和Jamie Lescinski在采访中透露，将会对3D珊瑚礁进行为期两年的观察，看看有多少原本生活在自然珊瑚里的海洋生物会返回人造珊瑚礁生活。究竟什么种类的鱼会回来生活，这不仅受到珊瑚空隙的大小影响，还会受到直径的影响。
Kramer表示：“现在为了提供足够的栖息地，我们还需要一个更复杂的结构，里面要有足够的空隙和小型空间。”3D打印珊瑚作为一种新事物，其大部分情况仍然属于未知。比如说，该怎么吸引珊瑚虫？这些庞然大物的可持续性如何？以及它们能承受住飓风强度的风暴吗？这些问题都有待考量。Gates说：“珊瑚礁如果失去了活性组织，它会迅速腐败，进而被侵蚀，最终变成碎石。珊瑚生长在腐蚀性环境中，因此作为活体结构，如果没有非常坚固的材质，它们很容易就会发生恶化。”
Cousteau的尝试
加勒比海方面，今年1月时，Fabien Cousteau和港村海滩俱乐部一起在博内尔岛开展3D打印珊瑚项目。Cousteau是已故著名海洋探险家Jacques Cousteau的孙子，4岁时就开始在加勒比海潜水。他曾亲眼看到珊瑚死去，眼见着那个生机勃勃、五彩斑斓的海底花园逐渐变成一片荒漠。Cousteau警告说：“在珊瑚的恢复工作方面，没有什么一劳永逸的办法。我们所谈论的可是一个非常复杂的环境，里面不光生活着复杂的动物种群，而且每个亚种都在变化。我们所做的这些工作都只是在进行试验，虽然短时间内，我们看到一些物种表现出了积极的发展迹象。但要记住，在浩瀚的海洋面前，这只是沧海一粟。”
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