Spatial Configuration and Multi-trophic Colonization in Modular Artificial Reefs: A Design-Research Field Study for Reef Restoration in the Gulf of Thailand

El fondo del océano no es un desierto plano y vacío; es un paisaje de habitaciones ocultas, túneles estrechos y plazas abiertas, cada uno de los cuales ofrece un tipo diferente de seguridad y oportunidad para las criaturas que viven allí. Durante décadas, los científicos han sabido que la forma física de un arrecife de coral es el factor más importante en cuanto a cuántos peces y otros animales puede sustentar. Un arrecife con grietas profundas y recovecos complejos proporciona refugio a las criaturas pequeñas que se esconden de los depredadores, mientras que los espacios abiertos permiten que los peces más grandes naden libremente y cacen. Cuando los arrecifes naturales se ven dañados por tormentas, contaminación o el calentamiento de las aguas, las comunidades suelen intentar solucionar el problema depositando estructuras artificiales en el mar. Estos arrecifes artificiales, hechos por el hombre, generalmente fabricados con hormigón o materiales reutilizados, tienen la intención de imitar la complejidad de la naturaleza y reactivar la recuperación de la vida marina. Sin embargo, los diseños para estas estructuras se han basado a menudo en la intuición o en la geometría simple, como apilar cubos o dejar caer domos, sin una comprensión clara de cómo ciertas formas atraen a tipos específicos de animales. La pregunta sigue siendo: ¿importa más la disposición exacta de los agujeros, las paredes y los espacios abiertos que el tamaño total de la estructura?

En el Golfo de Tailandia, un equipo de investigadores se propuso responder a esta pregunta tratando el mundo submarino como un desafío de diseño. Construyeron cuatro tipos diferentes de pequeños arrecifes artificiales modulares, cada uno con una disposición interna única, y los colocaron en el lecho marino frente a la costa de Koh Khai. En lugar de adivinar qué forma funcionaría mejor, aplicaron un método llamado investigación de diseño, que consiste en traducir las necesidades biológicas de las criaturas marinas en reglas arquitectónicas precisas. Se centraron en tres características clave: qué tan cerrado es un espacio, el tamaño de las aberturas y la dirección hacia la que apuntan esas aberturas. El objetivo era ver si podían diseñar una estructura que invitara específicamente a diferentes tipos de vida, desde diminutos cangrejos escondidos en grietas apretadas hasta bancos de peces nadando en aguas abiertas.

Los investigadores construyeron cuatro prototipos distintos utilizando hormigón de baja huella de carbono y tecnología de impresión 3D. El primer diseño, llamado Mimetismo Lítico Aleatorio, parecía una pila de rocas dispersas con huecos irregulares de diversos tamaños, destinado a crear un laberinto de escondites. El segundo, Refugios Interconectados Escalonados, fue construido como una pila de capas de hormigón con plataformas escalonadas y túneles horizontales anchos, ofreciendo refugio a criaturas de diferentes tamaños. El tercero, Cavidades Verticales, presentaba tubos altos similares a chimeneas que corrían de arriba abajo, diseñados para canalizar el flujo de agua y oxígeno a través de la estructura. El cuarto, Cavidad de Estratificación Horizontal, consistía en bloques triangulares entrelazados que creaban amplios pasajes planos que corrían lateralmente a través de la unidad. Cada una de estas cuatro estructuras fue bajada a una profundidad de unos 6 a 8 metros y se dejó para que fuera colonizada por la vida marina. Durante un período de tres meses, los investigadores regresaron al sitio cada 30 días para tomar fotografías y vídeos submarinos, contando cuidadosamente los peces e invertebrados en diferentes zonas de cada estructura.

Los resultados revelaron un patrón claro y sorprendente: ningún diseño era perfecto para todo tipo de animal. El estudio encontró que el grado de cerramiento —la cantidad de espacio abierto frente a la cantidad de refugio oculto— actuaba como un interruptor que favorecía a un grupo de animales sobre otro. Las estructuras con las superficies más abiertas y expuestas, particularmente la que tenía los pasajes horizontales, atrajeron la mayor cantidad de peces. Estos peces, principalmente especies migratorias y visitantes temporales, preferían las aguas abiertas donde podían ver su entorno y nadar libremente. En contraste, las estructuras con los espacios más cerrados y laberínticos, como la pila de rocas y las capas apiladas, fueron rápidamente ocupadas por invertebrados como cangrejos, camarones y caracoles. Estas criaturas, que a menudo se esconden para evitar ser comidas, prosperaron en las grietas estrechas y oscuras donde se sentían seguras.

Curiosamente, los investigadores observaron que los peces y las criaturas que se esconden no solo preferían lugares diferentes, sino que evitaban activamente los entornos ideales de los otros. Cuanto más cerrado era un espacio, menos peces se encontraban allí, pero más invertebrados se asentaban. Por el contrario, las áreas más abiertas estaban llenas de peces, pero tenían muy pocos seres que se esconden. Esto sugiere que un solo arrecife artificial no puede maximizar simultáneamente la atracción de peces y la protección de la vida pequeña y oculta. El estudio también mostró que el tiempo jugaba un papel crucial. Al principio del experimento, la mayoría de los peces solo estaban de paso, pero a medida que las estructuras envejecían, más de ellos comenzaron a quedarse y vivir allí, especialmente en las zonas resguardadas. Las criaturas diminutas, sin embargo, se mudaron mucho más rápido, reclamando a menudo los espacios más estrechos dentro del primer mes.

Los hallazgos desafían la práctica común de construir arrecifes artificiales grandes y uniformes. En lugar de dejar caer una estructura gigante que intente hacerlo todo, los investigadores sugieren que los proyectos de restauración deberían desplegar una mezcla de diferentes diseños. Al colocar una estructura diseñada para atraer peces junto a una diseñada para dar refugio a los invertebrados, las comunidades podrían crear un vecindario submarino más diverso y resiliente. El estudio también destacó que el espacio entre las estructuras importa tanto como las estructuras mismas. El agua abierta que rodeaba los arrecifes se convirtió en un punto de reunión para los peces, demostrando que la disposición completa del arrecife, y no solo los bloques individuales, da forma al ecosistema.

Aunque el estudio se vio limitado por el hecho de que solo se probó un ejemplar de cada diseño, los patrones fueron lo suficientemente fuertes como para sugerir una nueva forma de pensar sobre la restauración de los arrecifes. La investigación indica que el éxito de un arrecife artificial depende menos de su peso total o tamaño y más de la geometría específica de sus agujeros y túneles. Al diseñar cuidadosamente la disposición interna para que coincida con las necesidades de diferentes especies, los científicos e ingenieros pueden crear entornos submarinos que sustenten una gama más amplia de vida. Este enfoque va más allá de simplemente colocar hormigón en el océano y se dirige hacia un método arquitectónico más reflexivo para reconstruir el mar, donde cada grieta y apertura se coloca con un propósito específico. El trabajo sirve como una prueba de concepto, demostrando que, con el diseño adecuado, podemos diseñar hábitats que inviten a la vida a regresar al fondo del océano.