Livet er bevegelse: perspektiver for telemetrisk forskning • Elena Naimark • Vitenskapsnyheter om "Elements" • Iktyologi, teknologi, bioteknologi

Livet er bevegelse: utsiktene til telemetrisk forskning

Fig. 1. Radiosensorer knyttet til flere kvinner av den hvite haien sendte data på satellitter gjennom satellitter i to år. Dette gjorde det mulig å identifisere en toårig syklus forbundet med parring av migrasjoner, graviditet og fødsel av valper, for å bestemme "leveringssteder" for denne blodtørstige og sjeldne fisken. Foto fra M. L. Domeier, N. Nasby-Lucas, 2013. To års migrering av kvindelige hvite haier (Carcharodon carcharias) avslører allment separerte barnehageområder

En gruppe havforskere ga en oversikt over et lovende forskningsområde – telemetriske observasjoner av marint liv. Moderne teknologier åpner for brede muligheter for bruk av telemetri: sensorene har blitt multifunksjonelle, miniatyr, energibesparende og energiintensive. Med deres hjelp kan du spore bevegelsene til ulike arter av hvirveldyr og hvirvelløse dyr, både lokalt og i planeten, og forbinder disse dataene med målinger av ulike miljøparametere. Så en stor mengde ny informasjon blir tilgjengelig for havforskere og økologer.

I økologiske konstruksjoner og populasjonsgenetikk blir en organisme ofte oppfattet som et emne for fysiologiske behov, som bærer av genetisk informasjon, som bærer av et eller annet adferdsmønster.Men hvor, hvordan og hvorfor har han alt dette? Bevegelsene til en organisme reflekterer direkte forbindelsen med det omkringliggende rommet, og derfor er det viktig å forstå bevegelsesveiene til individuelle organismer, og ikke bare hele grupper.

Inntil nylig var det svært vanskelig å studere migrasjon: mellomromene er store, og sporingskapasiteten var svært begrenset. Migrasjon ble dømt av indirekte data – plasseringene av re-entry av merkede individer ble registrert, bevegelsene til dyreklynger ble overvåket, og store dyr ble observert fra helikoptre. For bare tretti år siden ble det første arbeidet med telemetri publisert – i 17 dager ble hvalhajens posisjon nær vannoverflaten registrert (I. G. Priede, 1984. En basking haiCetorhinus maximus) sporet av satellitt sammen med samtidig fjernkontroll. Registreringen ble utført ved bruk av et radiosignal som ble overført til satellittsystemet. Således ble bestemt hajens posisjon i rommet.

Men i løpet av de siste to tiårene har teknologien utviklet seg raskt, slik at telemetri har endret seg siden da. Radiosignalene i senderne kombinert med akustiske signaler, satellittkommunikasjonen er fullstendig forbedret, senderen er blitt miniatyr (radiosenderen veier nå ca. 1,4 gram)Levetiden til senderens energielement er nå målt i år, globale databaser er blitt utviklet … Alt dette har vesentlig utvidet omfanget av slike studier, og settet av dyr som er i stand til å bære senderen. Siden begynnelsen av XXI-tallet er det allerede publisert ca. tusen papirer på akustisk og satellittelemetri. Utsikter for slik forskning er kolossale. Her er bare noen få eksempler på funn som allerede er gjort.

Havskildpadder gjør transoceaniske migrasjoner – dette ble oppdaget av telemetri. Radio sendere er festet til skilpadde skallet, og når det ser ut til å inhalere, overføres signalet til satellitten (figur 2). Når skilpadden er under vann, slår senderen av, og sparer energi. På koordinatene til senderen veier banen til skilpadden (se video).

Fig. 2. Årlige stier av flere kvinnelige leatherback skilpadder etter oviposisjon (enkeltpersoner er hver merket etter farge og med brev). De legger seg på en reise over Atlanterhavet, spis hva som kommer langs veien, og sjelden stopper selv på steder med høy konsentrasjon av mat. Slike fjerne, non-stop-bevegelser er svært forskjellige fra de vanlige matmigreringer av leatherback skilpadder, som ennå ikke har lagt egg. Planlegg fra artikkelen i diskusjonen vitenskap med henvisning til det opprinnelige arbeidet av G. C. Hays et al., 2006.Fleksible foraging bevegelser av leatherback skilpadder over Nord-Atlanterhavet

På samme måte fulgte de i flere måneder de mystiske bevegelser av europeiske ål, som startet fra Europas kyster og seilte over tusen kilometer til Sargassohavet. for vertikal og horisontal migrasjon av hvaler, haier, tunfisk, blekksprut. Det skal bemerkes at arbeidet med migrasjon av laksfisk og haier anses å være økonomisk økonomisk sett, derfor er slike studier mest. Men det er også flere eksotiske objekter av telemetrisk forskning, for eksempel gigantiske squids (W. F. Gilly et al., 2006. Vertikale og horisontale migrasjoner av jumbo blekksprut Dosidicus gigas avslørt ved elektronisk merking) og reker (M. D. Taylor, A. Ko, 2011. Overvåking av akustisk merket kongegryn Penaeus (Melicertus) plebejus i en elv-lagune).

Nå er selvfølgelig sensorens egenskaper langt mer sofistikert enn den enkle registreringen av koordinater. Sensorer måler samtidig temperaturen, saltholdigheten av vann, strømningshastighet (det er faktisk bevegelseshastigheten til "avdelingen"). På grunn av dette er forskningsoppgavene varierte og kompliserte. Så det ble bevist at høy dødelighet i den nordvestlige sjø løve befolkningen er et resultat av predasjon av polar haier (M. Horning, J.E. Mellish, 2014.)Somniosus pacificus) predasjon på Steller sjøløver (Eumetopiasjubatus) i Alaska-golfen). Før de polarhaiene ikke betraktet noen vesentlig sjø løve fiende, men det viste seg på den måten.Det ble funnet ut ved å sammenligne ulike målinger av sensorer implantert i tetningsveggets magevegg. Sensorer overvåket temperatur, dybde, plassering og lys. Sensorene hadde en positiv oppdrift, og hvis lyset ble registrert, betydde det at sensoren svømte til overflaten, og noe skjedde med forseglingen. Det som skjedde var bestemt av temperaturdynamikken: Hvis lyset ble oppdaget umiddelbart eller litt etter en kraftig temperaturreduksjon, indikerte dette voldelig død, og dersom temperaturen gikk ned gradvis, var døden naturlig. Polarhaier, som det viste seg, angrep unge seler: Omtrent halvparten av dyrene merket med sensorer fra en og en halv til fire år døde av haiangrep. Rovdyrets "personlighet" foreslo igjen, ifølge temperaturmålinger av de sensorene som dukket opp i hajens kropp etter en vellykket middag, blant alle de farlige for sjøløver av rovdyr, er bare polarhaiene kroppstemperatur nær vanntemperaturen.

Et interessant eksempel er studiet av fôringsadferdene til nordlige elefantforseglinger, laget ved hjelp av kombinerte sensorer montert på kjever av dyr (Y. Naito et al., 2013.Unraveling mysteriene til et mesopelagisk diett: en stor apex rovdyr spesialiserer seg på små byttedyr). De fikk lov til å registrere ikke bare miljøparametere, men også bevegelser av kjever. Det ble funnet at elefanttetninger fôrer i mesopelagisk sone (områder i vannsøylen i en dybde på 200-1000 meter, se Mesopelagic-sonen), og byttet deres består av små, ca. 10-20 cm dyr (figur 3). Så, elefantforsegler er ikke kresne i det hele tatt – overraskende er det noe som passer for å spise disse høye sjøgigantene. De sannsynligvis ikke engang kan skille mellom byttedyr.

Fig. 3. Tredimensjonalt kart over bevegelsene til en av de fire elefanttetningene med telemetrisensorer festet. Hvit linje – Dette er banen til et flytende dyr som dykker og stiger til overflaten. Røde prikker markerte øyeblikk av bevegelse av kjever. Det er tydelig sett at sjøelefanten fanger fisk på en bestemt dybde, og at hovedformålet med dens dykk er nettopp utvinning av mat. Ikke JME dykk – dykker uten bevegelser av kjevene. Figur fra diskutert artikkel i vitenskap med referanse til den opprinnelige artikkelen av Y. Naito et al., 2013. Forstå det mesopelagiske dietten: en stor apex predator spesialiserer seg på små byttedyr

Nysgjerrig er også sammenligninger av bevegelser av arter som utgjør toppen av matpyramiden. De viser hvordan arten avgrenser plassen på grunn av konkurranse eller andre grunner (figur 4).Eller tvert imot ser det ut til at de potensielle konkurrentene sameksisterer perfekt og mate på samme vannområde. Slike konklusjoner er bare mulige som følge av langvarige og store telemetriske observasjoner.

Fig. 4. Vårmigrasjoner av pukkelhvaler (pukkelhvaler) og buehvaler (bølghvaler). Fargede linjer skisserer områdene av hovedlokalisering av merkede hvaler i tre år (fra 2008 til 2010). Humpbacks feed på krill, mens grønlandshvalene spiser på liten fisk som spiser krill. Migrasjoner av disse to artene er skilt i tid og rom. Men som dataene viser, kan det i nær fremtid på grunn av oppvarming, pukkelhval og polarhvaler utvide sitt utvalg og begynne å konkurrere i samme vannområde. Figur fra diskutert artikkel i vitenskap med henvisning til den opprinnelige artikkelen av K.L. Laidre, M.P. Heide-Jørgensen, 2012. Vårspaltning av Bay Bay, Vestgrønland, ved Arktis og subarctic baleen hval

Forfatterne av undersøkelsen ser det spesielt viktig å bruke telemetri til å samle ulike oceanografiske data som er utilgjengelige på andre måter. Faktisk er det vanskelig å skaffe pålitelig informasjon, for eksempel om forholdene under isen. Men ved å feste en multifunksjonsføler til en eller annen aktiv polar innbygger, kan slike opplysninger oppnås relativt enkelt.Således utforsket narwhals og beluga-hvitt vannstraten under arktisk is, viste sjøløver seg å være uunnværlige forskere i det sørlige Antarktis-farvannet.

En god teknologisk basis for ulike telemetriske prosjekter er nå utviklet. Vi trenger koordinert arbeidsinnsats på disse prosjektene og kombinerer alle disse dataene til et enkelt nettverk. En slik forening vil gi et generelt stort bilde av virkeligheten på vår planet.

kilde: Nigel E. Hussey et al. Akvatisk dyrtelemetri: Et panoramavindu i undervannsverdenen // vitenskap. 2015. V. 348. P. 1221. DOI: 10.1126 / science.1255642.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Legg att eit svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: