《Ecological Engineering》：Design at depth: A rapid ecological protocol to shape conservation potential of human-made reefs by linking structural features with presence and activity of marine life
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摘要各种来源的人工鱼礁正在全球范围内激增，并声称具有保护效益，但生态评估协议通常局限于单一结构类型，阻碍了未来设计的经验借鉴和比较。我们开发了一种新颖的低成本人工鱼礁快速生态评估协议，并将其应用于墨西哥科苏梅尔岛的70个潮下带结构，包括沉船、混凝土碎片、珊瑚修复模块、雕塑、基
摘要
各种来源的人工鱼礁正在全球范围内激增，并声称具有保护效益，但生态评估协议通常局限于单一结构类型，阻碍了未来设计的经验借鉴和比较。我们开发了一种新颖的低成本人工鱼礁快速生态评估协议，并将其应用于墨西哥科苏梅尔岛的70个潮下带结构，包括沉船、混凝土碎片、珊瑚修复模块、雕塑、基础设施和岩石堆。其中一些结构是为保护目的而设计的，而另一些则不是。借鉴现有的珊瑚礁、岩礁和单一人工鱼礁类型的研究方法，我们对以下内容进行了标准化数据收集：(1) 物理特征，如大小、结构复杂性、深度和材料；(2) 海洋生物，包括多样性和丰度的“一般”指标，以及保护相关性的“针对性”指标，如有无濒危或入侵物种。我们使用广义线性混合效应模型探索人工鱼礁特征与海洋生物之间的关联，识别了物种丰富度、丰度与结构因素（包括深度、结构大小和基质类型）之间的关系。我们还评估了以保护为重点的改变（如种植珊瑚和添加岩石）的影响，并比较了为珊瑚修复而创建的人工鱼礁与大小相似的自然礁。我们在人工鱼礁中识别出78种鱼类和5种移动无脊椎动物，并观察到多种物种和结构类型中存在躲避和觅食等行为。该方法提供了一件可推广的工具，用于评估多样化人工鱼礁的生态表现，其数据收集和分析作为其应用的概念验证。然而，结果仅代表基于单次白天调查的快照，在解释时应考虑到结构类型代表不均匀以及小型或夜行性物种可能检测不足的情况。我们反思了其应用过程中遇到的实际挑战和机遇，以及在快速变化的海洋环境中对可持续礁石设计和管理的影响。
引言
四十多年前，有人写道：“尽管各国政府机构、私营组织和个人的极大热情，但人们对人工鱼礁的生物学和生态学知之甚少”。各种来源的人工鱼礁继续改变着全球的海洋生态系统，增加了鱼类和移动无脊椎动物等生物的硬礁基质和结构复杂性。历史上，它们被创造用于许多目的，包括开采鱼类或矿物等资源、修复受损的生态系统以及增强旅游或其他文化活动。由于这些结构的激增，海洋生态系统的变化如此之大，以至于是有学者提出了针对交通繁忙的沿海地区的一个新兴领域“城市海洋生态学”。
对各种人工鱼礁的调查揭示了丰富多样的生态群落，包括沉船、采石场岩石堆、混凝土庇护所和汽车、近海基础设施以及预制模块。关于不同人工鱼礁类型如何影响生态群落，目前仍知之甚少，因为很少有研究在野外比较过两种以上的人工鱼礁类型，尽管最近已使用荟萃分析来提供更广泛的见解。与自然礁的比较得出了不同的结论。
要全面评估人工鱼礁对支持海洋生命的贡献，必须考虑海床基质和水柱条件等环境属性；人工鱼礁尺寸、位置和结构复杂性等礁体属性；以及相关海洋生物的丰度、多样性、丰富度和行为。全面刻画人类影响并指导海洋保护和可持续管理中的未来决策也是至关重要的。例如，人工鱼礁可以参与修复工作以及环境缓解项目。
人工鱼礁的常用调查方法通常需要大量的资金、专业知识、专门的设备（如遥控潜水器）以及有经验的潜水员进行现场调查。调查通常是针对特定的礁体类型设计的，因此方法会根据大小、形状和周围环境等因素而有所不同。跨各种人工鱼礁类型的比较引发了许多方法论问题，包括如何设计一个能够考虑大小、结构复杂性和材料差异的调查协议。
最终，最合适的调查方法取决于时间、资金和人员的可用性。保护学和生态学已经见证了快速调查协议的演变，如生物快速普查，这使得科学家和志愿者团队能够在短时间内收集到相关数据。在水下环境中，水下视频是调查自然和人工鱼礁上海洋生物的一个越来越受欢迎的工具，因为它可以使数据收集更加省时，在鉴定不确定或涉及多名观察者时允许验证，减少潜水员存在对敏感物种的影响，并使没有广泛培训或经验的人员能够参与。因此，它可能适合于各种人工鱼礁的快速评估和公民科学研究。例如，澳大利亚提出了一项使用诱饵遥控水下视频的公民科学计划，用于监测预制模块人工鱼礁上的鱼类群落。然而，缺乏适用于人工鱼礁监测的标准化方法。
鉴于支持保护决策需要评估新型海洋生态系统，且缺乏评估各种大小、材料和来源的人工鱼礁的标准化方法，本研究的目标如下：
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设计和测试一种快速、低成本、简单且可重复的协议，用于评估各种来源、大小和材料的人工鱼礁的环境和礁体属性以及相关海洋生物；
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通过使用该协议来表征科苏梅尔岛附近各种人工鱼礁相关的鱼类和移动无脊椎动物群落，并在适当时与自然珊瑚礁和岩礁进行比较，来展示该协议的潜力；
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利用结果探索人工鱼礁的结构特征对物种丰富度、丰度和鱼类行为等保护相关因素的影响；
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反思该协议在更广泛应用中的优势和面临的挑战。
章节摘要
站点选择
墨西哥科苏梅尔岛沿海水域拥有各种各样的人工鱼礁，其中许多可以从岸边或通过短程船程抵达。在本研究中，我们旨在普查该岛西侧的所有人工鱼礁，调查所有在时间限制内可以从岸边或船上安全抵达的地点。由于天气状况和船只可用性，我们无法进入东侧、北侧或南侧。我们在6个地点调查了70个人工鱼礁。
海洋生物的丰度和丰富度
在70个不同类型、基质、深度和大小的鱼礁上的视频调查和潜水员观察中，我们检测到83种物种、60个属和37个科的鱼类和移动无脊椎动物。
一些生物分布广泛；在多个地点检测到外科鱼、鹦嘴鱼、隆头鱼和雀鲷鱼。
讨论
在本研究中，我们测试了一种可重复的协议，用于评估人工鱼礁的保护表现和潜力。使用该协议，我们使用“一般”指标和“针对性”指标估算了这些结构上的海洋生物。然后我们建模了这些指标与为不同目的创建的人工鱼礁特征之间的关联，并反思了……
结论
总体而言，这些调查的结果表明，各种类型和来源的人工鱼礁都能容纳丰富和多样的海洋生命群落，表明尽管且正是因为其人为来源而具有保护相关性。我们还证明，可以对各种人工鱼礁类型进行稳健、快速和可比较的调查协议，为科学监测和海洋管理提供有用的信息。实施快速调查协议如……
作者贡献声明
Sofia Castelló y Tickell：写作 – 审查与编辑，写作 – 原稿，可视化，资源，项目管理，方法学，调查，资金获取，正式分析，数据整理，概念化。 Alejandra Verde Medina：写作 – 审查与编辑，方法学，调查。 Lucy C. Woodall：写作 – 审查与编辑，方法学。 Andrea Sáenz-Arroyo：写作 – 审查与编辑，监督，方法学。 Blanca Alicia Quiroga García：写作 – 审查与编辑。
资金
本工作得到了国家科学技术委员会和牛津大学（包括鲍尔学院和索默维尔学院）对SCT的资金支持。
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Sofia Castello y Tickell 报告获得国家科学技术委员会的资金支持。Sofia Castello y Tickell 报告获得牛津大学鲍尔学院的资金支持。Sofia Castello y Tickell 报告获得牛津大学索默维尔学院的资金支持。Sofia Castello y...
致谢
感谢 Diana Martínez González、Diego Salazar Argaez、Luis Chan Betancourt、John Flynn 和 Danirel álvarez 在野外提供的协助。感谢 Cristofer González-Baca 和 Brenda Hernández Hernández 促进合作。感谢 John Flynn 和 Danirel álvarez 在访问一些岸上实地地点方面提供的后勤支持。感谢 CONANP Cozumel 提供船只、当地背景和支持人员，协助在无法从岸边抵达的地点进行数据收集。
Sofia Castelló y Tickell|Alejandra Verde Medina|Lucy C. Woodall|Andrea Sáenz-Arroyo|Blanca Alicia Quiroga García|Thomas Pienkowski|E.J. Milner-Gulland
