本文最初发布于 The Conversation。
人们提到海底礁石时，通常会想到由珊瑚形成的五彩斑斓的海底花园。但有些礁石却是建立在更奇特的基础之上的。
一个多世纪以来，人们一直在美国海岸外的海床上放置各种各样的物体，为海洋生物提供栖息地，并为捕鱼和潜水提供娱乐机会。人工礁的建造材料包括退役的船只、鸡笼、混凝土管道、火车车厢等。
我们研究的是海洋鱼类 如何利用人工礁 在 美国及其他地区。通过我们的研究，我们发现人工礁可以成为石斑鱼和 鲹鱼 等大型掠食性鱼类的聚集地。它们还可以作为 跳板，帮助珊瑚礁鱼类随着水温升高向北扩展它们的分布范围，以及作为鲨鱼的 休息站。
人工礁可以被 战略性地设计和放置，以优化鱼类栖息地。然而，尽管它们提供了宝贵的生态服务，但目前还没有人统计过美国水域中这些结构物有多少，以及它们占据了多少海床。
为了填补这一知识空白，我们领导了一个由科学家和来自美国17个拥有人工礁建造项目的州的人工礁管理者组成的团队，进行了首次全国性的人工礁范围计算。我们 的新研究 表明，这些礁石总共占据了美国约7平方英里（19平方公里）的海床——面积相当于3600个足球场。我们还描述了用于建造礁石的物体的多样性，以及人工礁建造随时间的模式。
建造现代人工礁
现代人工礁的建造不同于将垃圾倾倒入水中，它受到 联邦和州层面的监管。严格的许可和批准流程确保拟部署的物体或材料适合在海洋中使用。
例如，退役的船只在沉没前会经过彻底的 清洁，并排空燃料和其他污染物，以尽量减少环境风险。过去曾用于建造人工礁的一些材料，如橡胶、玻璃纤维、木材和塑料，现在已被禁止，因为它们可能会从原放置地移动，损害附近栖息地，或在盐水中迅速退化。
被沉入海底的物体只能在指定的美国海床区域进行。这些区域通常是沙质海床，总面积约2,200平方英里（5,800平方公里）——大致相当于特拉华州的面积。
每个区域都可以支持在数十年内建造许多单独的礁石。在一个给定的区域内，被沉入海底的物体通常会彼此分开，中间隔着大片沙地。这最大限度地增加了沙质栖息地的面积，一些礁石鱼类会在那里觅食。
在过去50年里，这些区域的人工礁面积增加了约2000%。然而，自2010年以来，人工礁的面积仅增长了12%。这可能是因为在获取和沉入可接受的造礁材料方面存在挑战。这也可能反映出正在 开发专门用作人工礁的结构物 的趋势。
飞机、火车和汽车
在我们的研究中，我们收集了自1899年以来在美国所有沿海州（不包括六个没有人工礁项目的州：缅因州、新罕布什尔州、康涅狄格州、俄勒冈州、华盛顿州和阿拉斯加）发生的人工造礁记录。
对于其中一些事件，尤其是在近几十年的事件，有关于沉没物体尺寸和数量的详细记录，或者有海床地图可供我们测量。这些礁石很容易量化。
其他记录，包括一些20世纪初的记录，细节很少。对于这些，我们开发了一种方法，根据类似情况下的更好记录来估算这些礁石覆盖的海床面积。
我们的研究发现在美国海床上存在种类繁多的造礁物体。包括退役的拖船、渔船、驳船、渡轮和军舰。此外，还建造了由火车车厢、飞机、汽车、鸡笼、投票机、导弹平台、混凝土管道、无线电塔、轮胎、石灰石以及专门设计的人工礁物体构成的礁石。
占据海床面积最大的物体包括石灰石、专门为造礁设计的大型混凝土模块、金属钻井平台和塔楼，以及从先前用途中回收利用的长而窄的混凝土构件，如涵洞或桥梁。
潜在影响
人工礁建成后，鱼类会在几分钟或几小时内出现。鱼类的到来顺序有时 遵循一定的模式。首先是鲹鱼和梭子鱼等短暂出现的鱼类，然后是石斑鱼等底层鱼类和小型礁石鱼类。随着时间的推移，植物和动物会在人工礁的坚硬表面上生长，为鱼类提供食物和庇护所。
然而，这些礁石也可能造成生态危害。入侵物种，例如生长在坚硬结构上的植物和其他动物，可以利用人工礁 扩散到新的地方。
人工礁也可能将鱼类从附近的天然礁石吸引过来。由于建造的礁石通常位于休闲垂钓的热点区域，这可能导致这些物种的捕捞量增加。
另一个风险是，如果人工礁放置或固定在海床上不当，它们可能会移位到非预期区域，并损害敏感栖息地，尤其是在风暴之后。例如，佛罗里达州在20世纪70年代 在近海沉入了100万到200万个轮胎，试图创造人工礁，但海生物并未按预期那样附着。现在这些轮胎四处漂流，覆盖珊瑚。
从人工礁中学习
监测鱼类和其他物种如何利用人工礁，特别是与天然礁石相比，将是理解这些结构带来的益处和风险的关键。随着 气候变化 继续改变海洋生态系统，我们可以借此机会了解哪些类型的人工礁最适合增强特定鱼类的栖息地。
例如，我们知道大型开放水域掠食者，如鲹鱼、梭子鱼和鲨鱼，倾向于 喜欢较高的而不是较低的人工礁。这与从石油钻井平台获得的见解相似，表明这些垂直且复杂的结构是 宝贵的鱼类栖息地。超过500个退役的石油钻井平台 已被改造成礁石。我们的计算仅包括那些由州人工礁项目管理的。
水中的其他结构，如 海上风力涡轮机基础，将 可能像人工礁一样形成海洋生物的栖息地。关于不同鱼类偏爱何种结构见解，可能有助于指导海上风力发电场的选址或设计。
人类依靠海洋获得诸多益处，包括食物、商业、能源和稳定的气候。衡量人工礁的足迹是了解它们对海洋野生动物和人类利用海洋的良好和不良影响的第一步。
海龟保护协会的海洋科学家 Brendan Runde 对本文有所贡献。
