Usando impressão 3D para salvar a vida selvagem marinha

Emily Ruhl, uma estudante de pós-graduação na College of Delaware. Emily está atualmente cursando seu mestrado em Biociências Marinhas no School of Earth, Ocean and Atmosphere, onde está investigando o uso de impressão 3D para criar habitats marinhos que simulam recifes de corais.

Emily começou a se interessar por impressão 3D ao ver seus colegas usando máquinas para criar peças de reposição para ferramentas no Robotics Discovery Lab no campus da College of Delaware. Depois, ela começou a usar as máquinas para imprimir coisas divertidas como vasos de flores e pequenos devices para seu computador e espaço de escritório.

Ao longo do desenvolvimento de seu projeto de pesquisa, ela percebeu que a impressão 3D poderia se tornar uma maneira muito interessante de entender o papel que a complexidade do habitat desempenha na tomada de decisões para peixes juvenis de recife.

Emily iniciou seu foco specific de estudo em ecologia de recifes de corais e comportamento de peixes de recifes de corais com dois objetivos principais:

1. Para entender melhor como os peixes juvenis de recifes de corais que dependem de corais saudáveis ​​como habitat escolhem seus lares com base na qualidade do habitat.
2. Descobrir se os corais impressos em 3D podem ser usados ​​para restauração de recifes de corais se forem feitos para fornecer o tipo de habitat que os peixes de recife precisam.

Emily explica o estado atual dos fenômenos observáveis ​​em relação ao oceano e por que ela está se aprofundando no estudo dessa abordagem específica para seus estudos:

“Não é segredo que os recifes de corais estão em apuros ao redor do globo. À medida que o aquecimento world, a acidificação dos oceanos e todas as consequências subsequentes que resultam desses dois fenômenos progridem, os recifes de corais estão se tornando cada vez mais frágeis e degradados. Não apenas os corais vivos estão morrendo, mas a fundação estrutural dos recifes de corais que levam centenas e milhares de anos para se construir está literalmente entrando em colapso. Quando isso acontece, os organismos dos recifes perdem seus lares protetores, e fica ainda mais difícil para os recifes se recuperarem sem essa fundação.”

“Eu queria olhar especificamente para a complexidade do habitat e como isso poderia afetar se um peixe determine fazer daquele coral seu lar ou não. Por complexidade, eu basicamente quero dizer quantos galhos e quão próximos eles estão em uma única colônia de corais. Enquanto outras pessoas pesquisaram isso, elas usaram corais vivos como escolhas de habitat. No entanto, corais vivos não podem responder a essa pergunta com precisão, porque o tecido do coral vivo e outros organismos vivos, como algas que podem estar do lado de fora, emitem sinais químicos que influenciam o comportamento de um peixe. Então, eu tive a ideia de imprimir corais em 3D para usar nesses experimentos.”

“Como os corais impressos em 3D não têm tecido coral vivo e cheiros de outros organismos, posso dizer com mais precisão que as escolhas que os peixes fizeram foram baseadas apenas na complexidade dos corais. Eu conduzi minha pesquisa em Fiji, e o que eu encontrei foi bem interessante! O peixe-donzela-limão (meu objeto de estudo), não só usou os habitats de corais impressos em 3D tanto quanto usou corais vivos, mas eles mostraram uma forte aversão a corais de baixa complexidade. Isso provavelmente ocorre porque esses corais são tão abertos que não oferecem proteção suficiente contra predadores. Os peixes mostraram altas taxas de associação com corais 3D padrão e de alta complexidade, que oferecem mais proteção.”

Para criar os corais 3D, ela usou esqueletos de corais reais que tinha em seu laboratório e criou um modelo 3D deles usando o Autodesk NetFabb. Ela então conseguiu manipular suas complexidades usando o Cubify Sculpt para adicionar e remover galhos e tornar os espaços entre eles maiores ou menores. Ela imprime principalmente suas criações em 3D com um LulzBot TAZ 6mas também usa um TAZ 5 e um MakerBot Replicator 2.

Emily explica: “Para meus experimentos iniciais usando corais impressos em 3D e ladrilhos de assentamento, usei uma variedade de filamentos, incluindo os seguintes: Nylon, ColorFabb nGen, ColorFabb XT, PLA/PHAe Proto-Pasta PLA com aparas de aço inoxidável. Para a maior parte dos meus experimentos, escolhi usar o filamento PLA/PHA. O filamento biodegradável é muito importante para mim por razões ambientais, especialmente porque estou usando minhas impressões em recifes protegidos no Indo-Pacífico.”

“Para responder à pergunta se corais impressos em 3D poderiam ser usados ​​para restauração de recifes, eu também precisava saber se corais vivos e outros invertebrados importantes para a construção de recifes seriam capazes de colonizar materiais impressos em 3D. Este é um passo essential para garantir a longevidade dos recifes de corais. Para responder a esta pergunta, eu também imprimi em 3D ladrilhos de assentamento, que eu criei usando o Autodesk. Esses ladrilhos foram criados com superfícies texturizadas, que demonstraram aumentar as taxas de assentamento de corais vivos (eles adoram se esconder em pequenos cantos e fendas). Esses ladrilhos foram colocados no mesmo recife em Fiji e deixados por cerca de 6 meses. Depois desse tempo, eu coletei todos eles e agora estou no processo de contar e identificar todos os corais que se estabeleceram neles. Alguns dos ladrilhos são realmente interessantes! Eu usei vários tipos diferentes de filamentos para ver se algum seria mais adequado para o crescimento de corais. Embora eu ainda não tenha os resultados específicos deste experimento, muitos dos ladrilhos tinham corais assentados neles.”

Emily continua explicando: “O objetivo de longo prazo desses habitats impressos em 3D não é substituir completamente os corais vivos, mas atuar como um lar temporário para peixes de recife durante períodos de degradação. Se esses corais 3D podem suportar o crescimento de corais vivos, então, com o tempo, eles devem gradualmente se moldar ao recife para se tornarem parte da fundação, ao mesmo tempo em que fornecem estrutura benéfica e esconderijos nesse ínterim!”

“Embora minha pesquisa ainda tenha muitas perguntas a serem respondidas, meus resultados até agora mostraram que é certamente possível que corais impressos em 3D sejam usados ​​com sucesso como ferramentas para restauração de recifes de corais. Embora itens impressos em 3D já estejam sendo usados ​​como tipos de “recifes artificiais”, essas impressões em 3D são tipicamente extremamente grandes, pesadas e não imitam com precisão um habitat de coral vivo para muitos peixes pequenos de recife.”

“Sem lares adequados para esses pequenos peixes, não haverá comida para predadores maiores de recifes. Portanto, a restauração de recifes deve acontecer do zero: fornecendo espaço de habitat para o crescimento de novos corais e pequenos peixes de recife para impulsionar todo o ecossistema. Acredito que os corais de menor escala e altamente complexos que criei têm o potencial de ajudar a restaurar recifes de corais melhor do que outros métodos atualmente usados ​​para recifes artificiais.”

No futuro, Emily trabalhará em um projeto native focado na restauração de bancos de ostras na Baía de Delaware e áreas vizinhas, algo de grande importância ecológica e histórica na área. A impressão 3D também está ajudando Emily a se tornar uma educadora melhor, pois ela tem conseguido usar seu trabalho para ensinar as pessoas sobre a conservação dos recifes de corais e as inovações que estão possibilitando avanços na área.

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