珊瑚礁是最獨特和最美麗的海洋生態系統之一，約佔所有水下生物的25％，有很大一部分色彩斑瀾的魚類生活在珊瑚礁上。然而，受氣候變化、環境污染以及炸藥捕撈甚至不文明的旅遊行爲等因素影響，全世界的珊瑚礁正在經歷大規模的漂白事件和死亡。假如世界平均氣溫上升15°C，將會摧毀世界上幾乎所有剩餘的珊瑚礁系統。這種生物體的破壞，將使魚類失去產卵的“家園”，從而導致世界魚類供應的大量減少，這將對人類造成毀滅性後果。

當水溫甚至略微上升時，生活在珊瑚細胞內的共生藻類便開始產生有毒物質並被珊瑚排出。藻類通常爲珊瑚提供食物和能量，以及它們鮮豔的顏色。沒有它們，珊瑚似乎是“漂白”的白色，然後被餓死。聯合國環境規劃署表示，在2014年至2016年期間，有記錄以來最長的全球漂白事件以前所未有的規模殺死了珊瑚；2016年和2017年的熱浪消滅了30％至50％的大堡礁；2017年，漂白延伸到珊瑚礁的中心區域。從1980年至2016年期間，漂白事件之間的平均間隔縮短了一半。

3D打印珊瑚礁爲魚類重建家園

保護珊瑚礁刻不容緩！所幸3D打印已經發展成爲取代世界上失去的珊瑚礁的一種手段。眼下已經有很多項目正在將這種方法付諸實踐，並已從中獲得了積極成果，其中包括SECORE International和Boston Ceramics公司的努力。這些項目主要側重於使用3D打印模型重建人造珊瑚礁系統，減輕珊瑚礁的退化。

近日，一個來自以色列的科學家團隊也加入了用3D打印技術拯救珊瑚礁的活動中來。該團隊共同開發了一款以聚乳酸爲材料的3D打印機（聚乳酸是一種可生物降解的生物活性生物塑料，由玉米、木薯或甘蔗製成，對海洋環境具有可靠的安全性。），並通過此打印機打印模仿自然形狀的3D打印珊瑚礁的柱狀結構，然後安裝到水中，以吸引不同種類的魚類將使用這些類似於珊瑚礁的柱狀結構作爲它們的託兒所，希望以此帶回曾經居住在以色列埃拉特珊瑚礁的瀕臨滅絕的魚羣。從理論上講，這些努力有望將重要的魚類帶回這片海域，從而重建沿埃拉特海岸的貧瘠珊瑚礁。

該科學家團隊嘗試了許多不同的形狀，顏色和材料來開發該產品的最終設計。在埃拉特海岸早期測試的指標表明，這些物種的偏好各不相同，取決於材料和顏色的對比組合。這種3D打印珊瑚礁技術將幫助科學家進一步深入瞭解人造結構是否真正有助於培育自然生態系統。他們還尋求發現使用3D掃描和操作等先進設計工具創建人工珊瑚的優勢。

3D打印真的能拯救珊瑚礁嗎？

作爲一種相對較新的海洋恢復方法，圍繞3D打印珊瑚礁及其對海底動植物的潛在影響的研究是有限的。那麼，3D打印真的能拯救珊瑚礁、拯救魚類嗎？

在另外一項研究中，特拉華大學的附屬機構海洋科學與政策學院的Emily J. Ruhl和Danielle L. Dixson研究了3D打印珊瑚的引入對天然珊瑚幼蟲的沉降以及對雀鯛魚的影響。

研究中使用的蘋果綠-淺藍色虹彩雀鯛

Ruhl和Dixson的實驗使用了P. damicornis和A. formosa(印度洋和太平洋的原生珊瑚物種)的3D打印複製品，通過攝影測量創建珊瑚的數字3D模型，這些模型分別使用4種材料來打印，以匹配其天然對應物的尺寸。

在測試之前，將每個3D打印的珊瑚模型放到海水中調節一週。在測試時，將3D打印的樣品與天然珊瑚一起佈置在罐中。

P.damicornis和A. formosa珊瑚的3D打印複製品

在第一組研究中，先將雀鯛單獨放入透明網狀圓筒內的罐中，使其適應15分鐘。習慣後，釋放雀鯛，再觀察15分鐘。在這段時間裏，研究人員尋找魚與特定珊瑚的關聯——當魚靜止或慢速遊動時，它與珊瑚的距離爲5釐米。如果魚遊走並返回到受歡迎的珊瑚片，也會被記錄在案。在進一步觀察中，該團隊檢查了雀鯛的防禦行爲和尋求庇護的能力，確保它們在這些條件下不會出現異常行爲。

在第二組測試中，將P. astreoides幼蟲（一種堅硬的珊瑚物種）移到不同的水族箱中，對它在14天裏的沉降過程進行研究，也即幼蟲對3D打印珊瑚模型的附着情況。

兩次觀察的結果都表明，這兩個物種都沒有區分3D打印珊瑚和原生珊瑚。此外，當與人工環境接觸時，雀鯛沒有顯示出異常的行爲。

圖表顯示了雀鯛對3D打印珊瑚的偏好

尤其是當提供3D打印的沉降表面時，P.damicornis珊瑚幼蟲顯示出比沒有沉降表面時明顯更高的沉降。幼蟲的生長和死亡率與對照樣本沒有顯著差異。”

雖然對於天然珊瑚的再生仍有很多需要了解，但這些成果對於3D打印珊瑚的整合非常積極。總之，Rahul和Dixon表示，“我們的研究結果表明，本研究中使用的3D打印模型本質上不會對珊瑚礁魚類或繁殖珊瑚物種產生有害影響，可以進一步探索這些物體和其他增材製造的物體所產生的益處以開發生態研究工具。”