Phục hồi những rạn san hô chết bằng công nghệ in 3D

"Đó là một bước tiến thú vị về việc phục hồi các quần thể san hô về hiện trạng ban đầu" - Ruth Gates, nhà khoa học biển thuộc Đại học Hawaii (Mỹ), nghiên cứu về khả năng phục hồi san hô trước biến đổi khí hậu, nói.

Rạn san hô là một trong những hệ sinh thái mỏng manh nhất trên hành tinh và rất cần thiết với cuộc sống của nhiều loài sinh vật biển khác. Chúng rất nhạy cảm với sự thay đổi khí hậu và đang chết dần với một tỷ lệ đáng kể.

Đến cuối thế kỷ 21, hầu như tất cả các rạn san hô trong đại dương đang bị chết dần hàng năm. Theo một bài báo được công bố hồi đầu năm nay trong NSR (Nature Scientific Report), các nhà khoa học Úc đã khảo sát rạn san hô Great Barrier Reef vào tháng trước và cho biết, hệ thống san hô lớn nhất thế giới đã bị mất khoảng một phần tư vào năm ngoái trong sự kiện chết hàng loạt tồi tệ nhất lịch sử và đang phải đối mặt với một vấn đề khác, đó là đợt chết hàng loạt trong năm nay có thể còn tồi tệ hơn.

Nhưng, hy vọng đến từ các rạn san hô nhân tạo vì có thể chúng ít bị tổn thương do biến đổi khí hậu và bền hơn trong sự thay đổi hóa học của nước biển thay đổi so với các rạn san hô tự nhiên.

Các rạn san hô là thành phần cực kỳ quan trọng của hệ sinh thái biển.

Các nhà khoa học đang sử dụng công nghệ 3D, cho phép tạo ra rạn san hô giả với các kết cấu và cơ cấu kiến ​​trúc bắt chước theo các rạn san hô tự nhiên, một trong những cách mà chưa đạt được trong những nỗ lực phục hồi san hô trước đây.

Các rạn san hô nhân tạo đã được lắp đặt thử nghiệm trong vùng Địa Trung Hải, vùng Caribbean, Vịnh Ba Tư và Úc. Nếu chúng thành công trong việc thu hút cá và các cá thể san hô bé tự gắn mình vào cơ cấu có sẵn và nhân lên theo cách tự nhiên, chúng có thể sẽ phát triển thành các rạn mới và tái sinh một số các sinh cảnh quan trọng nhất trên Trái Đất.

"Đó là bước tiến thú vị về việc phục hồi các quần thể san hô về hiện trạng ban đầu", Ruth Gate - nhà khoa học biển thuộc Đại học Hawaii, nghiên cứu về khả năng phục hồi san hô trước biến đổi khí hậu, nói.

Công nghệ in 3D xuất hiện từ những năm 1980 và là một trong những phát minh được sánh ngang với những phát minh đột phá trong cuộc Cách mạng công nghiệp. Công nghệ này được sử dụng để làm tất cả mọi thứ từ trang sức đến các tế bào con người và đã được cấy ghép thành công.

Các rạn san hô 3D đầu tiên được thiết lập tại vùng biển Bahrain ở Vịnh Ba Tư vào năm 2012. Thiết kế rạn 3D được so sánh với thiết kế một thành phố cho con người với kiến trúc rất cụ thể. Mỗi tảng san hô nhân tạo có thể nặng tới 2,5 tấn.

Các rạn san hô được xây dựng bởi hàng triệu polip nhỏ xíu, là loài động vật có chứa các tảo zooxanthellae trong mô của chúng. Cả hai đều phụ thuộc lẫn nhau, san hô cung cấp sự bảo vệ vững chắc cho tảo, còn các zooxanthellae sẽ cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho san hô.

Rạn san hô nhân tạo không phải là mới. Các nhà khoa học đã làm đắm tàu, nhựa, bê tông khối, lốp xe cũ và xe ô tô cũ, tất cả các chất đống lên đáy biển với hy vọng rằng cá và sinh vật biển khác sẽ đến để tái tạo nên hệ sinh thái mới.

Nhưng nhiều rạn san hô nhân tạo theo cách trên đã thất bại vì không thực sự phù hợp với môi trường xung quanh. Một rạn san sô được in 3D có khả năng tái tạo các ngõ ngách, không gian bảo vệ cho cá, lối đi, cửa ra vào, và góc độ bóng râm hoặc ánh sáng cho phép cá lẫn tránh kẻ thù hoặc tìm thức ăn.

Công ty hàng hải Boskalis của Hà Lan đang phục hồi san hô cho vùng biển Monaco bằng cách in 6 cấu trúc rạn san hô 3D và chúng sẽ được nhấn chìm trong khu vực dự trữ sinh quyển Larvotto, Monaco. Các rạn san hô này được làm bằng cát dolomite, nặng 2,5 tấn, cao 2 mét và rộng 1 mét, mỗi rạn mất 13 giờ để hoàn thành công đoạn in.

Các rạn san hô nhân tạo có thể được thiết kế với cấu trúc rất đa dạng nhờ công nghệ in 3D.

Astrid Kramer và Jamie Lescinski, cả hai kỹ sư cao cấp của công ty, cho biết trong một cuộc phỏng vấn rằng, rạn san hô 3D sẽ được theo dõi trong hai năm, để xem có bao nhiêu sinh vật biển sinh sống và hoàn toàn trở thành rạn san hô tự nhiên. Kích thước và cấu trúc của các khe nứt bên trong sẽ ảnh hưởng đến các loài cá đến sinh sống trong khu vực những rạn san hô nhân tạo này.

"Ngày nay, để có được đầy đủ môi trường sống cho các sinh vật biển, bạn cần có một cấu trúc phức tạp hơn với nhiều hang và các không gian nhỏ", Kramer cho biết thêm.

Nhược điểm của việc sử dụng các rạn san hô 3D, đó là hầu hết trong số chúng vẫn còn là ẩn số vì đây là công trình hoàn toàn mới, nên có rất nhiều vấn đề cần được giải đáp. Điều gì sẽ thu hút mầm san hô? Làm thế nào để giữ liên kết bền vững cho những những cấu trúc lớn? Chúng có thể chịu được một cơn bão mạnh đến đâu?

"Một rạn san hô không có sự sống sẽ phân hủy, làm xói mòn và trở thành đống đổ nát một cách nhanh chóng", Gates cho biết

Tuy đây là một môi trường tích cực để các mầm san hô phát triển thành những rạn lớn nhưng chúng cũng dễ bị hư hỏng như các cấu trúc ngoài tự nhiên và thậm chí còn dễ bị phá hủy hơn nữa nếu được làm từ những vật liệu không thực sự bền vững.