Исследователи из Майами тестируют текстурированный волнорез, предназначенный для защиты от воды и создания среды обитания для морских организмов

Весной 2025 года в парке Morningside Park в Майами на существующий волнорез будут установлены инновационные модульные плиты BIOCAP. Они напечатаны на 3D-принтере и предназначены для поддержки морской жизни и снижения воздействия волн вдоль городских набережных. Аббревиатура BIOCAP расшифровывается как Biodiversity Improvement by Optimizing Coastal Adaptation and Performance.

Прототипы плит с уникальной текстурой были разработаны командой архитекторов и морских биологов из Университета Флориды. Их цель — помочь таким городам, как Майами, адаптироваться к повышению уровня моря, одновременно восстанавливая экологический баланс вдоль береговой линии. Проект финансируется Национальным научным фондом (NSF) и Агентством по охране окружающей среды США (EPA).

Экологическая цена традиционных волнорезов

Традиционные бетонные волнорезы высотой от 6 до 10 футов служат защитой от эрозии береговой линии и штормовых нагонов. Однако они разрушают естественную динамику берега и уничтожают сложные зоны обитания, от которых зависит морская жизнь.

Морские организмы, такие как устрицы, играют ключевую роль в поддержании качества прибрежных вод, фильтруя избыток питательных веществ, загрязняющих веществ и взвешенных частиц. Одна взрослая устрица может отфильтровать 20–50 галлонов воды в день, удаляя азот, фосфор и твердые частицы, которые в противном случае вызывают вредоносное цветение водорослей. Эти цветения истощают уровень кислорода и наносят ущерб морским экосистемам.

Вихревые формы и затененные углубления

В отличие от плоских поверхностей обычных бетонных волнорезов, каждая плита BIOCAP спроектирована с затененными канавками, щелями и небольшими карманами, удерживающими воду. Эти текстурированные элементы имитируют естественные условия береговой линии и создают крошечные дома для усоногих, устриц, губок и других морских организмов, которые фильтруют и улучшают качество воды.

Вихревые узоры на поверхности плит увеличивают общую площадь, предоставляя больше места для колонизации. Затененные углубления помогают регулировать температуру, создавая более прохладные и стабильные микросреды. Эта температурная буферизация может поддержать морскую жизнь в условиях повышения температуры воды.

Еще одно потенциальное преимущество плит — снижение воздействия волн. Когда волны ударяются о естественную береговую линию, их энергия постепенно поглощается неровными поверхностями, приливными лужами и растительностью. В случае с вертикальными бетонными волнорезами энергия отражается обратно в воду. Это отражение волн может усиливать волновое воздействие и увеличивать эрозию у основания стены.

Текстурированные поверхности плит BIOCAP предназначены для рассеивания энергии волн, имитируя естественное поглощение, характерное для нетронутых берегов. Дизайн плит вдохновлен природой: вогнутые и выпуклые плиты устанавливаются на разных уровнях вдоль волнореза, чтобы отклонять волны, уменьшать прямое воздействие и минимизировать эрозию и турбулентность у основания.

Как будет измеряться успех

После установки плит BIOCAP в течение двухлетнего пилотного этапа планируется оценить, как перепроектированный волнорез усиливает биоразнообразие, улучшает качество воды и снижает энергию волн.

• Для оценки биоразнообразия будут использоваться подводные камеры для съемки морской жизни, колонизирующей поверхность плит, с интервальной съемкой.
• Для оценки качества воды был разработан специализированный прототип плиты с датчиками, измеряющими в реальном времени pH, уровень растворенного кислорода, соленость, мутность и температуру.
• Для измерения ослабления волн датчики давления будут установлены как на плитах BIOCAP, так и на прилегающих участках традиционного волнореза. Это сравнение позволит количественно оценить разницу в энергии волн при различных приливных условиях и штормах.

Проект BIOCAP предлагает пример устойчивого, основанного на природе решения, которое, как надеются авторы, принесет пользу как людям, так и окружающей среде.