一种缓解珊瑚白化并修复泥炭地的装置及方法与流程

本发明涉及一种缓解珊瑚白化并修复泥炭地的装置及方法，属于生态恢复技术领域。

背景技术：

尽管只占了海底面积不到2％的地方，珊瑚礁仍是地球上最丰富的生态系统之一，它们为大约四分之一的已知海洋物种提供了食物和住所。近年来，世界各地环境变化气温升高，海水酸化程度加大，严重威胁着珊瑚的健康，珊瑚的白化趋势明显增加。

泥炭地属于湿地的一种，泥炭地是由部分腐烂的植物物质组成的有机堆积物，在积水条件下经过数百年积累而成。泥炭地分布于地球各大洲，被称为泥炭沼泽森林、沼泽或泥潭。

目前，珊瑚修复已得到人们的重视，但现有技术主要为针对珊瑚断肢残体在海底设置“海底珊瑚树苗圃”进行修补，措施较为被动，且珊瑚白化现象被普遍认为是已经死去，不可修复，然而正在经历着白化或可能面临白化风险的珊瑚却没有很好的得到重视以及保护。有必要研究一种与之相互补充的缓解或防止正常珊瑚白化的技术，以为珊瑚提供一种低成本、普及性强的修复保障。

利用自然环境现有因素进行干预珊瑚的白化趋势技术设施还没有得到人们的重视和普及，现有的技术设备中不是设计不合理，就是功能单一，还不能满足长期修复的需要。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种缓解珊瑚白化并修复泥炭地的装置及方法，其对现有修复珊瑚礁设备设施进行进一步改进和重新整合，通过集成使之能够一物多用，有效应对海底酸化等不利因素。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种缓解珊瑚白化并修复泥炭地的装置,装置为一个多孔框架式立方体,立方体由一组立面1和一组顶面2围成；立面1设置有连接装置3,连接装置3连接有海草盒子4,海草盒子4内填充有海草生长基4-2；顶面2的下表面连接有生物膜气囊7，顶面自上而下固定穿插有一根扬声器连接杆5，扬声器连接杆5的顶端安装有水下扬声器6。

进一步地，立面1由若干根分隔条1-1分隔成一组单元框架1-2，单元框架1-2的侧边设置有单元缝隙1-3。

进一步地，生物膜气囊7设置有气口7-1，气口7-1打开时可以充气，关闭时可以与顶面2的下表面连接。

进一步地，海草盒子4相对的两侧上设置有与连接装置3适配的连接件4-1，连接件4-1可拆卸的连接在连接装置3上。这样的设计，海草盒子的两面均可以与多孔框架立方体的连接，一个海草盒子最多可以连接两个框架立方体；如若需要更换海草品种，可拆卸的连接可以使得海草盒子二次使用。

进一步地，生物膜气囊7由可降解材料聚乳酸制成(聚乳酸(polylacticacid，pla)具有优良的生物可降解性、相容性和吸收性。聚乳酸是一种无毒、无刺激的合成高分子材料，pla不溶于水，拥有的良好透明性和一定的韧性、生物相容性及耐热等性能；产品型号：500目聚乳酸筛绢网膜；购买厂家：美国lactel生物降解聚合物，中国代理销售为山东鑫富实业有限公司；可降解材料的分子间隙小于虫黄藻直径，约为5～6μm，大于珊瑚虫进食微生物及溶解葡萄糖等营养物质的大小，不超过0.7nm，该尺寸设定可以防止虫黄藻离开，但不影响珊瑚虫的进食，并且生物膜气囊由特殊可降解材料制成，防止水下压强增大而事先炸开。

一种缓解珊瑚白化并修复泥炭地的方法，包括如下步骤：

步骤1、将四个立面围成一圈安装到位，在其外表面安装上海藻盒子；转至步骤2；

步骤2、将生物膜气囊的气口打开，充气，充气完毕后将气口关闭，随后将气口安装于顶面的下表面；转至步骤3；

步骤3、将安装有生物膜气囊的顶面安装至立面的顶部，使得立面和顶面围成一个下端开口的立方体；转至步骤4；

步骤4、将顶面自上而下固定穿插一根扬声器连接杆，在扬声器连接杆的顶端安装上水下扬声器；转至步骤5；

步骤5、将安装好的框架式立方体置入海底，覆盖于珊瑚上方，当生物膜气囊在接触到珊瑚礁时受压力炸开，膜反向包裹在珊瑚礁表面的时候，即为安装完成。

进一步地，海草盒子内部提前放置好海草生长基，并在生长基内种植上海草。海草品种的选择以当地适宜生长并能够吸收水中的酸根为原则。

在健康的珊瑚礁生态系统中，鱼类虾类贝类生物种类丰富，珊瑚礁提供生存环境，鱼虾为珊瑚虫提供营养，并且研究证明健康的珊瑚会发出特定的声音吸引鱼类虾类。本申请通过水下扬声器模拟特定声音，引入生物。

引入鱼群等生物后，本申请中的装置做为人工珊瑚礁，为受损状态下的珊瑚礁承担一部分的功能，多孔框架立面的大空隙共正常体型礁鱼穿过，侧面的小缝隙为更小的生物的居住空间。

珊瑚的白化宏观层面的因素是由于海水的酸化造成的，研究表明海草在缓解沿海生态系统中的海洋酸化方面可以发挥有限的、局部的作用，利用装置营造出的不同空间，将本土的马尾藻等大型海草移植海草盒子中，并移入珊瑚的生态系统，海草能够吸收碳酸根作为营养元素，使得珊瑚周边小环境酸碱度升高。

珊瑚的白化的微观层面的因素是由于珊瑚虫体内的虫黄藻受到外界环境刺激(如温度变化、酸碱度变化等)向外逃逸造成的。设备通过物理手段将生物膜气囊作为虫黄藻和外界的隔膜，暂时性阻碍虫黄藻逃逸，辅助缓解白化问题。

根据需要修复的珊瑚礁的分布位置，规划好设备的组合布局，留出海草生长的空间。将生物膜气囊充好气，安置在多孔框架内侧顶部后，将多孔框架立方体一一置入海底，覆盖于珊瑚上方；向下置入过程中生物膜气囊在接触到珊瑚礁时受压力炸开，膜反向包裹在珊瑚礁的局部，成为虫黄藻和外界的隔膜，能够暂时性阻碍虫黄藻逃逸。在固定好多孔框架立方体后，接入已填充好海草种子的海草盒子，使得海草在珊瑚四周生长，改善珊瑚礁局部小环境；根据放置的装置数量和珊瑚受损情况设置水下扬声器的数量与安放位置。

本申请中装置发挥作用的时间随产生的效果来决定。当地的珊瑚礁得到明显的改善且珊瑚礁生态系统的物种丰富度增加时，生物膜逐渐降解，多孔框架立方体保留在此处成为人工珊瑚礁，水下扬声器撤去。此时生态系统从受保护状态恢复到正常状态。

工作原理：以马尾藻为代表的本土海草能够吸收水中的酸根，增加局部海水ph值。利用本土树种产生的酸置入海草生长基中，能够为海草提供良好生长环境。将海草与珊瑚放置在一起，海草改善珊瑚周边海水酸化问题，缓解珊瑚的白化程度，且两者均能为生物提供理想的居住环境。在珊瑚白化问题得以改善后，海草能够提取海藻酸钠制备泥炭藓繁殖体，最后利用现有技术使用繁殖体修复泥炭地。

有益效果：(1)利用本土海草把修复泥炭地和恢复珊瑚白化的问题结合起来，使海草、泥炭地与珊瑚三者形成一个生态修复的体系。(2)本申请的装置为可置入海底珊瑚礁区域、可调节珊瑚生态系统并能够培养海草的物理模型，通过此装置来实现提出的修复策略。(3)装置简单，成本低廉，可操作性强。

附图说明

图1为本申请中装置的整体结构示意图。

图2为本申请中装置的爆炸图。

图3为本申请中立面的结构示意图。

图4为本申请中海草盒子的结构示意图。

图5为本申请中生物膜气囊的结构示意图。

图6为本申请中生物膜气囊与顶面安装的示意图。

图7为本申请置入海底的现场图。

图8为本申请的构建原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例

一种缓解珊瑚白化并修复泥炭地的装置,装置为一个多孔框架式立方体,立方体由一组立面1和一组顶面2围成；立面1设置有连接装置3,连接装置3连接有海草盒子4,海草盒子4内填充有海草生长基4-2；顶面2的下表面连接有生物膜气囊7，顶面自上而下固定穿插有一根扬声器连接杆5，扬声器连接杆5的顶端安装有水下扬声器6。

立面1由若干根分隔条1-1分隔成一组单元框架1-2，单元框架1-2的侧边设置有单元缝隙1-3。生物膜气囊7设置有气口7-1，气口7-1打开时可以充气，关闭时可以与顶面2的下表面连接。海草盒子4相对的两侧上设置有与连接装置3适配的连接件4-1，连接件4-1可拆卸的连接在连接装置3上。这样的设计，海草盒子的两面均可以与多孔框架立方体的连接，一个海草盒子最多可以连接两个框架立方体；如若需要更换海草品种，可拆卸的连接可以使得海草盒子二次使用。生物膜气囊7由可降解材料聚乳酸制成，可降解材料的分子间隙小于虫黄藻直径，大于珊瑚虫进食微生物的大小，该尺寸设定可以防止虫黄藻离开，但不影响珊瑚虫的进食，并且生物膜气囊由特殊可降解材料制成，防止水下压强增大而事先炸开。

一种缓解珊瑚白化并修复泥炭地的方法，包括如下步骤：

步骤1、将四个立面围成一圈安装到位，在其外表面安装上海藻盒子；海草盒子内部提前放置好海草生长基，并在生长基内种植上海草。海草品种的选择以当地适宜生长并能够吸收水中的酸根为原则。

转至步骤2；

步骤2、将生物膜气囊的气口打开，充气，充气完毕后将气口关闭，随后将气口安装于顶面的下表面；转至步骤3；

步骤3、将安装有生物膜气囊的顶面安装至立面的顶部，使得立面和顶面围成一个下端开口的立方体；转至步骤4；

步骤4、将顶面自上而下固定穿插一根扬声器连接杆，在扬声器连接杆的顶端安装上水下扬声器；转至步骤5；

步骤5、将安装好的框架式立方体置入海底，覆盖于珊瑚上方，当生物膜气囊在接触到珊瑚礁时受压力炸开，膜反向包裹在珊瑚礁表面的时候，即为安装完成。

本申请考虑了同一场地内不同的生态环境问题，将属于不同生态系统的白化珊瑚与受破坏的泥炭地结合起来，通过找到两个生态系统中的关联种—海藻，设计一种缓解珊瑚白化装置将二者问题关联并实现同时修复；本申请目前无相关研究案例，已有的针对泥炭地恢方向研究较少，本研究项目具有前沿性，且该项目的研究成果能为其他地域存在的生态修复问题提供新的思路及解决手段。本申请设施在水生和陆地生态环境的各个环节中具有举足轻重的地位，高效的进行装置的放置，不仅能使得装置发挥其最大的珊瑚礁白化修复改造功能，同时也可为人工鱼礁的建设节省大量的人力物力。

本实施例以大湾区为例，通过大湾区存在的几个环境问题形成新的生态修复体系，该生态体系将联动粤港澳大湾区的海岸线海洋生态产品价值以及农林产业经济发展。本装置的构建原理参见图8：从乡土树种棕榈树的果实中提取棕榈酸作为海草培养基的营养成分，将乡土海草移入珊瑚生态系统中，不仅能吸收进化海水氮污染还能够改善珊瑚的局部环境，进而改善鱼虾等珊瑚生态系统的环境；同时人工提取海草中的海藻酸钠制备泥炭藓繁殖体，最终也可以修复受损的泥炭地。通过该原理，能够使得珊瑚白化速率减小，物种丰富度增加，珊瑚生态系统得到明显改善；最大化利用了当地现有棕榈生态资源来修复泥炭地；增加的海草除改善珊瑚局部环境之外，还能够吸附海洋海岸线的氮污染。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

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