เมื่อเราสร้างท่าจอดเรือ ท่าเรือ ท่าเทียบเรือ และแนวป้องกันชายฝั่ง เราแนะนำโครงสร้างแข็งที่ไม่เคยมีมาก่อน และช่วยลดปริมาณแสงแดดที่กระทบผิวน้ำ ซึ่งหมายความว่าผู้ผลิตพลังงาน เช่น สาหร่ายทะเลและสาหร่าย ซึ่งใช้พลังงานแสงเพื่อเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นน้ำตาล จะถูกแทนที่ด้วยผู้ใช้พลังงาน เช่น สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่กินตัวกรอง สิ่งมีชีวิตชนิดหลังนี้มักไม่มีถิ่นกำเนิดในพื้นที่นี้ และสามารถเปลี่ยนแปลงที่อยู่อาศัยของสัตว์ทะเลได้อย่างมากโดยการแทนที่สายพันธุ์ท้องถิ่น
ลดความหลากหลายทางชีวภาพ และลดผลผลิตโดยรวมของระบบนิเวศ
การผสมผสานการออกแบบที่เรียบง่ายในโครงสร้างพื้นฐานทางทะเลของเราเพื่อให้แสงผ่านได้มากขึ้น ปรับปรุงการไหลของน้ำ และรักษาคุณภาพน้ำ จะช่วยยับยั้งผลกระทบด้านลบเหล่านี้ได้ในระยะยาว
เราเคยคิดเกี่ยวกับผลกระทบของการขยายตัวของเมืองในเมืองต่างๆ ของเรา แต่ถึงเวลาแล้วที่จะต้องให้ความสนใจกับการขยายตัวของเมืองในทะเล เราจำเป็นต้องเข้าใจผลกระทบต่อสายใยอาหารในบริบทท้องถิ่นให้ดียิ่งขึ้น
สัตว์ส่วนใหญ่ที่สร้างตัวเองบนโครงสร้างแข็งที่มีร่มเงาเหล่านี้เป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง “นั่งได้” ซึ่งไม่สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ พวกมันมาในหลายรูปแบบ ตั้งแต่สายพันธุ์ที่มีเปลือกหุ้มเช่นเพรียง ไปจนถึงรูปร่างคล้ายต้นไม้หรือรูปร่างคล้ายแจกัน เช่นไบรโอซัวหรือฟองน้ำ แต่สิ่งที่เหมือนกันคือสามารถกรองสาหร่ายออกจากน้ำได้
ในน่านน้ำของออสเตรเลีย เรามักจะเห็นสัตว์จากกลุ่มต่างๆ มากมาย เช่น เพรียงหัวหอมทะเล ฟองน้ำ ไบรโอซัว หอยแมลงภู่ และหนอน พวกมันสามารถเติบโตได้ในชุมชนที่หนาแน่น และมักจะแพร่พันธุ์และเติบโตอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมใหม่
ธรรมชาติที่กำบังและเป็นร่มเงาของการทำให้เป็นเมืองในทะเลเอื้อต่อการพัฒนาชุมชนสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหนาแน่นอย่างไม่สมส่วน ดังที่แสดงไว้ที่นี่ในอ่าวพอร์ตฟิลลิป
พวกเขาใช้พลังงานเท่าไหร่?
ในงานวิจัยใหม่ของเราซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Frontiers in Ecology and the Environmentเราได้วิเคราะห์การใช้พลังงานทั้งหมดของชุมชนที่ไม่มีกระดูกสันหลังบนโครงสร้างเทียมในอ่าวสองแห่งของออสเตรเลีย ได้แก่ อ่าวมอร์ตัน รัฐควีนส์แลนด์ และอ่าวพอร์ตฟิลลิป รัฐวิกตอเรีย เราทำได้โดยการรวมข้อมูลจากการสำรวจภาคสนาม การศึกษาในห้องปฏิบัติการ และข้อมูลดาวเทียม
นอกจากนี้ เรายังรวบรวมข้อมูลจากการศึกษาอื่นๆ และประเมินว่า
ต้องใช้สาหร่ายมากน้อยเพียงใดเพื่อรองรับความต้องการพลังงานของสายพันธุ์ที่ให้อาหารตัวกรองในท่าเรือพาณิชย์ทั่วโลก
ในพอร์ตฟิลลิปเบย์ 0.003% ของพื้นที่ทั้งหมดถูกครอบครองโดยโครงสร้างเทียม แม้จะฟังดูไม่มาก แต่ก็เทียบเท่ากับสนามฟุตบอลเกือบ 50 สนามที่มีโครงสร้างที่มนุษย์สร้างขึ้น
เราพบว่าชุมชนสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่ในโครงสร้างเทียมเพียงตารางเมตรนั้นกินมวลชีวภาพของสาหร่ายที่ผลิตโดยมหาสมุทรขนาด 16 ตารางเมตร ดังนั้น ชุมชนสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังทั้งหมดที่อาศัยอยู่บนโครงสร้างเหล่านี้ในอ่าวจึงกินมวลชีวภาพของสาหร่ายที่ผลิตโดยสนามฟุตบอล 800 สนามในมหาสมุทร!
ในทำนองเดียวกัน Moreton Bay มีพื้นที่ 0.005% ของพื้นที่ทั้งหมดที่ถูกครอบครองโดยโครงสร้างเทียม แต่โครงสร้างเทียมแต่ละตารางเมตรต้องใช้การผลิตสาหร่ายประมาณ 5 ตารางเมตร รวมเป็นสนามฟุตบอล 115 สนาม แบบจำลองของเราคำนึงถึงตัวแปรทางชีวภาพและกายภาพต่างๆ เช่น อุณหภูมิ แสง และองค์ประกอบของสปีชีส์ ซึ่งทั้งหมดนี้มีส่วนสร้างความแตกต่างระหว่างภูมิภาค
โดยรวมแล้ว สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่เติบโตบนโครงสร้างเทียมในอ่าวออสเตรเลียทั้งสองแห่งนี้มีน้ำหนักเท่ากับช้างแอฟริกาน้ำหนักสามตันถึง 3,200 ตัว สิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่นี้จะไม่มีอยู่จริงหากไม่ใช่เพื่อการทำให้เป็นเมืองในทะเล
เราพบความแตกต่างอย่างสิ้นเชิงระหว่างท่าเรือในส่วนต่างๆ ของโลก ตัวอย่างเช่น โครงสร้างเทียมหนึ่งตารางเมตรในพื้นที่เย็นและให้ผลผลิตสูง (เช่น เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ประเทศรัสเซีย) อาจต้องการพื้นที่ผิวน้ำทะเลเพียง 0.9 ตารางเมตรเพื่อให้อาหารสาหร่ายเพียงพอต่อการดำรงชีวิตของประชากรสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง พื้นที่เย็นอาจต้องการพื้นที่น้อยกว่าเนื่องจากมักมีสารอาหารมากกว่าและผสมได้ดีกว่าน้ำอุ่น
ในทางตรงกันข้าม โครงสร้างหนึ่งตารางเมตรในน่านน้ำเขตร้อนของฮาวายที่ขาดสารอาหารสามารถกำจัดสาหร่ายทั้งหมดที่ผลิตในพื้นที่ 120 ตารางเมตรโดยรอบ
ชุมชนตัวกรองที่หนาแน่นเหล่านี้กำลังกำจัดตะไคร่น้ำที่ปกติจะเข้าสู่ใยอาหารและสนับสนุนการประมงชายฝั่ง ในขณะที่ประชากรมนุษย์ในพื้นที่ชายฝั่งเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการประมงเหล่านี้ก็เช่นกัน ซึ่งอยู่ภายใต้แรงกดดันจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอยู่แล้ว ผลกระทบเหล่านี้จะยิ่งใหญ่ที่สุดในน้ำที่อุ่นขึ้นและขาดสารอาหาร
แต่มีด้านพลิก ท่าเรือและแนวชายฝั่งในเมืองมักจะปนเปื้อนด้วยสารอาหารที่เพิ่มขึ้น เช่น น้ำทิ้งจากสิ่งปฏิกูลหรือปุ๋ยทางการเกษตร ความหนาแน่นของตัวกรองป้อนอาหารบนโครงสร้างใกล้กับพื้นที่เหล่านี้อาจช่วยป้องกันการไหลบ่าของสารอาหารนี้จากการกระตุ้นการเกิดสาหร่ายที่มีปัญหา ซึ่งอาจทำให้ปลาตายและส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ แต่เรายังจำเป็นต้องรู้ว่าสาหร่ายประเภทใดที่ชุมชนกรองเหล่านี้บริโภคเป็นส่วนใหญ่
