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

Livet er bevægelse: udsigten til telemetrisk forskning

Fig. 1. Radio sensorer knyttet til flere kvinder i den hvide haj overførte data på satellitter gennem satellitter i to år. Dette gjorde det muligt at identificere en toårig cyklus i forbindelse med parring af migrationer, graviditet og fødsel af hvalpe, for at bestemme "leveringssteder" for denne blodtørstige og sjældne fisk. Foto fra M. L. Domeier, N. Nasby-Lucas, 2013. Toårig migration hvide kvindelige hajer (Carcharodon carcharias) afslører bredt adskilte børnehaveområder

En gruppe oceanographers præsenterede et overblik over et lovende forskningsområde – telemetriske observationer af det marine liv. Moderne teknologier giver store muligheder for brug af telemetri: sensorer er blevet multifunktionelle, miniature, energibesparende og energiintensive. Med deres hjælp kan du spore bevægelser af forskellige arter af hvirveldyr og hvirvelløse dyr, både lokalt og på planeten, og forbinder disse data med målinger af forskellige miljøparametre. Således bliver en stor mængde ny information tilgængelig for oceanografer og økologer.

I økologiske konstruktioner og populationsgenetik opfattes en organisme ofte som et emne for fysiologiske behov som bærer af genetisk information som bærer af et eller andet adfærdsmønster.Men hvor, hvordan og hvorfor har han alt dette? Bevægelsens bevægelser afspejler direkte sin forbindelse med det omgivende rum, og derfor er det vigtigt at forstå bevægelsesveje for individuelle organismer og ikke kun hele grupper.

Indtil for nylig var det meget svært at studere migration: rummene er enorme, og sporingsfunktionerne var stærkt begrænsede. Migration blev bedømt ved indirekte data – lokaliteterne for genindtræden af ​​mærkede individer blev registreret, bevægelser af dyreklynger blev overvåget, og store dyr blev observeret fra helikoptere. For blot tredive år siden blev det første arbejde med telemetri offentliggjort – i 17 dage blev hvalhajens position nær vandoverfladen registreret (I. G. Priede, 1984. En basking haj (Cetorhinus maximus) spores via satellit sammen med samtidig fjernføler). Registreringen blev udført ved brug af et radiosignal, der blev overført til satellitsystemet. Således blev bestemt hajens stilling i rummet.

Men i de sidste to årtier har teknologien udviklet sig hurtigt, så telemetri har ændret sig siden da. Radiosignalerne i sendere kombineret med akustiske signaler, satellitkommunikationen er helt forbedret, sendere er blevet miniature (radiosenderen vejer nu ca. 1,4 gram)Længden af ​​senderens energielement er nu målt i år, globale databaser er blevet udviklet … Alt dette har udvidet omfanget af sådanne undersøgelser betydeligt, og det sæt dyr, der kan bære transmitteren. Siden begyndelsen af ​​XXI århundrede er der allerede offentliggjort ca. tusind papirer om akustisk og satellittelemetri. Udsigterne for sådan forskning er kolossale. Her er blot nogle få eksempler på allerede opdagede opdagelser.

Havskildpadder gør transoceaniske migrationer – dette blev opdaget ved telemetri. Radio sendere er knyttet til skildpadden shell, og når det ser ud til at inhalere, overføres signalet til satellitten (figur 2). Når skildpadden er under vand, slukkes senderen og sparer energi. Ved transmitterens koordinater væves skildpaddenes vej (se video).

Fig. 2. Årlige stier af flere kvindelige leatherback skildpadder efter oviposition (individer er hver markeret efter farve og med brev). De går ud på en rejse over Atlanterhavet, spiser hvad der kommer langs vejen, og stopper sjældent selv på steder med en høj koncentration af mad. Sådanne fjerne, ikke-stopbevægelser er meget forskellige fra de sædvanlige madmigreringer af leatherback-skildpadder, som endnu ikke har lagt æg. Planlæg fra artiklen i diskussionen Videnskab med henvisning til det oprindelige værk af G. C. Hays et al., 2006.Fleksible foraging bevægelser af leatherback skildpadder over det nordlige Atlanterhav

På samme måde fulgte de i flere måneder de mystiske bevægelser af europæiske ål, der startede fra Europas kyster og sejlede over tusind kilometer til Sargassohavet; til lodret og vandret migration af hvaler, hajer, tun, blæksprutter. Det skal bemærkes, at arbejdet med migration af laksfisk og hajer betragtes som relevant ud fra et økonomisk synspunkt, derfor er sådanne undersøgelser mest. Men der er også mere eksotiske objekter af telemetrisk forskning, såsom gigantiske squids (W. F. Gilly et al., 2006. Lodrette og vandrette migrationer af jumbo blæksprutte Dosidicus gigas afsløret ved elektronisk mærkning) og rejer (M. D. Taylor, A. Ko, 2011. Overvågning akustisk mærket kongerejer Penaeus (Melicertus) plebejus i en flodmunding).

Nu er selvfølgelig sensorernes egenskaber meget mere sofistikerede end den enkle registrering af koordinater. Sensorer måler samtidigt temperaturen, saltholdigheden af ​​vand, flowhastighed (det er faktisk bevægelseshastigheden for "ward"). På grund af dette er forskningsopgaverne diversificerede og komplicerede. Så det blev bevist, at høj dødelighed i den nordvestlige søløver befolkningen er et resultat af predation af polar hajer (M. Horning, J.E. Mellish, 2014.)Somniosus pacificus) predation på Steller søløver (Eumetopiasjubatus) i Alaska-bugten). Før de polære hajer overvejede ikke nogen signifikant søl løve fjende, men det viste sig sådan.Det blev fundet ud af at sammenligne forskellige aflæsninger af sensorer implanteret i sædets tarmvæg. Sensorer overvåget temperatur, dybde, placering og lys. Sensorerne havde en positiv opdrift, og hvis lyset blev registreret, betød det, at sensoren flydede til overfladen, og der skete noget med forseglingen. Hvad der præcist skete, blev bestemt af temperaturdynamikken: Hvis lyset blev detekteret straks eller et stykke tid efter et kraftigt fald i temperaturen, angav det voldsom død, og hvis temperaturen faldt gradvist, var døden naturlig. Polarhajer, som det viste sig, angreb unge sæler: cirka halvdelen af ​​dyrene mærket med sensorer fra en og en halv til fire år døde af hajangreb. Rædderenes "personlighed" foreslog igen, ifølge de temperaturmålinger af de sensorer, der optrådte i hajens krop efter en vellykket middag, blandt alle de farlige for rovdyrlejer, er kun polarhajerne kropstemperatur tæt på vandtemperaturen.

Et interessant eksempel er undersøgelsen af ​​fodringsadfærd hos nordlige elefantforseglinger, lavet ved hjælp af kombinerede sensorer monteret på dyrets kæber (Y. Naito et al., 2013.Unraveling mysterierne af en mesopelag diæt: en stor apex rovdyr specialiserer sig på små bytte). De lovede at registrere ikke kun miljøparametre, men også bevægelser af kæber. Det blev konstateret, at elefantforsegler foder i den mesopelagiske zone (områder i vandkolonnen i en dybde på 200-1000 meter, se Mesopelagic zone), og deres bytte består af små, ca. 10-20 cm dyr (figur 3). Så elefant sæler er ikke nøjagtige overhovedet – overraskende, enhver bagatell er egnet til at spise disse højt sejgiganter. De sandsynligvis kan ikke engang skelne mellem bytte.

Fig. 3. Tredimensionelt kort over bevægelserne af en af ​​de fire elefantforseglinger med telemetrisensorer fastgjort. Hvid linje er vejen for et flydende dyr dykning og stiger til overfladen. Røde prikker markerede øjeblikke af bevægelse af kæberne. Det ses tydeligt, at hav elefanten fanger fisk på en bestemt dybde, og at hovedformålet med dens dykker er netop udvinding af mad. Non JME dykker – dykker uden bevægelser af kæberne. Figur fra den diskuterede artikel i Videnskab med henvisning til den oprindelige artikel af Y. Naito et al., 2013. Forståelse af den mesopelagiske diæt: en stor apex rovdyr specialiserer sig på små bytte

Sammenligningerne af bevægelserne af de arter, der udgør toppen af ​​fødepyramiden, er også nysgerrige. De viser, hvordan arten afgrænser rummet på grund af konkurrence eller andre grunde (figur 4).Eller tværtimod ser det ud til, at de potentielle konkurrenter sameksisterer perfekt og fodrer på samme vandområde. Sådanne konklusioner er kun mulige som følge af langvarige og store telemetriske observationer.

Fig. 4. Forårsmigrationer af pukkelhvaler (pukkelhvaler) og buehvaler (bovhvaler). Farvede linjer skitserer områderne for hovedlokalisering af tagget hvaler i tre år (fra 2008 til 2010). Humpbacks feed på krill, mens grønlandske hvaler spiser på små fisk, der forbruger krill. Migreringer af disse to arter adskilles i tid og rum. Men som dataene viser, kan der i den nærmeste fremtid på grund af opvarmning, pukkelhvaler og polarhvaler udvides deres rækkevidde og begynde at konkurrere i samme vandområde. Figur fra den diskuterede artikel i Videnskab med henvisning til den oprindelige artikel af K.L. Laidre, M.P. Heide-Jørgensen, 2012. Forårspartition af Bay Bay, Vestgrønland, ved de arktiske og subarctic baleen hvaler

Undersøgelsens forfattere ser det særligt vigtigt at bruge telemetri til at indsamle forskellige oceanografiske data, der ikke er tilgængelige på andre måder. Det er faktisk svært at opnå pålidelige oplysninger, f.eks. På betingelserne under isen. Men ved at vedhæfte en multifunktionsføler til en eller anden aktiv polarindbygger, kan sådanne oplysninger opnås forholdsvis let.Således udforskede narwhals og beluga-hvide vandmassen under arktisk is, viste søløver sig at være uundværlige forskere i det sydantarktiske farvande.

Der er nu udviklet en god teknologisk basis for forskellige telemetriske projekter. Vi har brug for en koordineret arbejdsindsats på disse projekter og kombinerer alle disse data til et enkelt netværk. En sådan forening vil give et generelt stort billede af det virkelige liv på vores planet.

Kilde: Nigel E. Hussey et al. Vandtelemetri: Et panoramavindue i undervandsverdenen // Videnskab. 2015. V. 348. P. 1221. DOI: 10.1126 / science.1255642.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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