3D打印技術可以用來拯救珊瑚白化危機
時間：2017-03-25 11:34 來源：國家地理 作者：中國3D打印網 閱讀：次
關于珊瑚礁的新聞總是讓人喜憂參半。珊瑚是地球上最脆弱的生態系統，對海洋生物的意義重大。這一物種對溫度變化極為敏感，目前正走向滅亡，其速度令所有人震驚。根據今年早些時候發表在《科學報告》（Nature’s Scientific Reports）上的報道，至本世紀末，幾乎每個珊瑚礁都會每年遭遇一次危及生命的漂白。上個月，澳大利亞科學家在調查了大堡礁之后表示，這個世界最大的珊瑚礁系統在去年的時候，經歷了有史以來最嚴重的一次漂白，損失了近四分之一，而今年的情況或將更加嚴峻。
雖然形勢如此嚴峻，但或有一絲希望尚存。相較于天然珊瑚礁，人造珊瑚礁在面對變化的海洋化學環境時，不僅受氣候變化影響程度更小，且狀態更穩定。目前科學家正在利用3D打印技術，模仿天然珊瑚礁的紋理和結構來制作人造珊瑚礁，爭取實現之前恢復工作沒能達到的效果。
3D打印珊瑚的試驗裝置在地中海、加勒比海、波斯灣和澳大利亞投入運行。倘若這些人造珊瑚礁試驗成功，在未來幾年時間里不僅能成功吸引魚類，還能誘惑珊瑚幼蟲附著在上面，進行建構和繁殖，那么新的珊瑚礁就會生長出來，重建地球上最重要的生物棲息地。
在這張特寫中可以看到，由于海水升溫引發的漂白作用，珊瑚蟲失去了顏色。
攝影：KEITH A. ELLENBOGEN, AP
夏威夷大學的海洋科學家Ruth Gates一直在研究珊瑚對氣候變化的承受度。她說：“這是一次很有意思的進步，促使我們去反思，仔細思考最初的那里究竟有些什么，究竟是什么樣子。我覺得這種進步很難得，很不錯。”
如何打印珊瑚
3D打印技術可以追溯到20世紀80年代，其重要性堪比工業革命時期跨時代性的重要發明。這項3D技術應用廣泛，從珠寶到汽車配件，甚至還使用人體細胞打印腎臟（這些腎臟已被成功移植）。
21世紀初，3D打印技術進入了野生動物世界。Dudley是生活在加拿大英屬哥倫比亞省的一只鴨子，曾在和雞類的打斗中落敗受傷，人們給它安裝了一個假肢。除此以外，一只喙被打掉一半的白頭海雕也接受了這項技術的幫助，打印出來的喙似乎和真的一般無二。這樣看來，用3D打印技術重建珊瑚結構只是時間問題。
大堡礁
2012年，第一個使用3D打印技術完成的珊瑚礁沉入了波斯灣的巴林島附近海域。相對于鳥喙和鴨腿，這堪稱為質的飛躍。因為設計3D珊瑚相當于為特定居民設計一座城市。每一塊礁石都重達2.5噸。珊瑚礁由數百萬只小珊瑚蟲建造而成，珊瑚組織內部則生活著一種像海藻一樣的生物，名為蟲黃藻。二者之間相互依存。珊瑚為蟲黃藻提供安全的港灣，蟲黃藻為珊瑚提供重要的營養物質。人造珊瑚并不稀奇，此前的“人造珊瑚”一般由沉船、塑料、混凝土塊、舊輪胎、舊汽車組成。人們把這些堆積到海底，希望魚類和其他海洋生物能在此生活。一尊基督雕像就靜靜地佇立在佛羅里達群島的波濤之下，上面長滿了珊瑚。
雖然如此，仍然出現過很多因不適應周圍環境而失敗的案例。但是另一方面，3D打印的珊瑚可以再現自然角落和縫隙、魚的安全空間、水流道、通道，還有不同角度帶來的光影等等，讓魚類可以躲避捕食者。
荷蘭的波斯卡里斯海運公司目前與摩納哥王子阿爾伯特二世基金會（the Prince Albert II of Monaco Foundation）合作，準備把六個3D打印的珊瑚結構放入摩納哥拉爾沃托保護區。這些珊瑚由白云石砂做成，每個都重2.5噸，直徑2米，略高于1米，需要13個小時打印。
公司的兩位高級工程師Astrid Kramer和Jamie Lescinski在采訪中透露，將會對3D珊瑚礁進行為期兩年的觀察，看看有多少原本生活在自然珊瑚里的海洋生物會返回人造珊瑚礁生活。究竟什么種類的魚會回來生活，這不僅受到珊瑚空隙的大小影響，還會受到直徑的影響。
Kramer表示：“現在為了提供足夠的棲息地，我們還需要一個更復雜的結構，里面要有足夠的空隙和小型空間。”3D打印珊瑚作為一種新事物，其大部分情況仍然屬于未知。比如說，該怎么吸引珊瑚蟲？這些龐然大物的可持續性如何？以及它們能承受住颶風強度的風暴嗎？這些問題都有待考量。Gates說：“珊瑚礁如果失去了活性組織，它會迅速腐敗，進而被侵蝕，最終變成碎石。珊瑚生長在腐蝕性環境中，因此作為活體結構，如果沒有非常堅固的材質，它們很容易就會發生惡化。”
Cousteau的嘗試
加勒比海方面，今年1月時，Fabien Cousteau和港村海灘俱樂部一起在博內爾島開展3D打印珊瑚項目。Cousteau是已故著名海洋探險家Jacques Cousteau的孫子，4歲時就開始在加勒比海潛水。他曾親眼看到珊瑚死去，眼見著那個生機勃勃、五彩斑斕的海底花園逐漸變成一片荒漠。Cousteau警告說：“在珊瑚的恢復工作方面，沒有什么一勞永逸的辦法。我們所談論的可是一個非常復雜的環境，里面不光生活著復雜的動物種群，而且每個亞種都在變化。我們所做的這些工作都只是在進行試驗，雖然短時間內，我們看到一些物種表現出了積極的發展跡象。但要記住，在浩瀚的海洋面前，這只是滄海一粟。”
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