Życie jest ruchem: perspektywy badań telemetrycznych • Elena Naimark • Wiadomości naukowe na temat "elementów" • Ichthyology, Technology, Biotechnology

Życie to ruch: perspektywa badań telemetrycznych

Ryc. 1. Czujniki radiowe podłączone do kilku samic białego rekina transmitowały dane przez satelity przez satelity przez dwa lata. Umożliwiło to identyfikację dwuletniego cyklu związanego z kryciem migracji, ciążą i urodzeniem młodych, w celu określenia "miejsc dostawy" tych krwiożerczych i rzadkich ryb. Zdjęcie z M. L. Domeier, N. Nasby-Lucas, 2013. Dwuletnia migracja białych żeńskich rekinów (Carcharodon carcharias) ujawnia szeroko wydzielone obszary żłobkowe

Grupa oceanografów przedstawiła zarys obiecującego obszaru badań – telemetrycznych obserwacji życia w morzu. Nowoczesne technologie otwierają szerokie możliwości wykorzystania telemetrii: czujniki stały się wielofunkcyjne, miniaturowe, energooszczędne i energochłonne. Za ich pomocą można śledzić ruchy różnych gatunków zwierząt kręgowych i bezkręgowców, zarówno lokalnie, jak i na skalę planetarną, łącząc te dane z pomiarami różnych parametrów środowiskowych. Dzięki temu oceanografowie i ekolodzy zyskują ogromną ilość nowych informacji.

W konstrukcjach ekologicznych i genetyce populacyjnej organizm jest często postrzegany jako podmiot potrzeb fizjologicznych, jako nośnik informacji genetycznej, jako nosiciel takiego lub innego wzorca behawioralnego.Ale gdzie, jak i dlaczego nosi to wszystko? Ruchy organizmu bezpośrednio odzwierciedlają jego związek z otaczającą przestrzenią, dlatego ważne jest zrozumienie ścieżek ruchu poszczególnych organizmów, a nie tylko całych grup.

Do niedawna bardzo trudno było badać migrację: przestrzeń jest olbrzymia, a możliwości śledzenia były poważnie ograniczone. Migracja była oceniana na podstawie danych pośrednich – rejestrowano lokalizacje ponownego wprowadzenia oznakowanych osobników, obserwowano ruchy skupisk zwierząt i obserwowano duże zwierzęta z helikopterów. Zaledwie trzydzieści lat temu opublikowano pierwsze prace dotyczące telemetrii – przez 17 dni odnotowano pozycję rekina wieloryba w pobliżu powierzchni wody (I. G. Priede, 1984. Rekin olbrzymi (Cetorhinus maximus) śledzone przez satelitę wraz z jednoczesnym teledetekcją). Rejestracja została przeprowadzona przy użyciu sygnału radiowego, który został przesłany do systemu satelitarnego. W ten sposób określono pozycję rekina w kosmosie.

Jednak w ciągu ostatnich dwudziestu lat technologia ewoluowała szybko, więc telemetria zmieniła się od tego czasu. Sygnały radiowe w nadajnikach połączone z sygnałami akustycznymi, komunikacja satelitarna uległa całkowitej poprawie, nadajniki stały się miniaturowe (nadajnik radiowy waży teraz około 1,4 grama)Żywotność elementu energetycznego nadajnika jest teraz mierzona od lat, opracowano globalne bazy danych. Wszystko to znacznie rozszerzyło zakres takich badań oraz zbiór zwierząt, które mogą przenosić nadajnik. Od początku XXI wieku opublikowano już około tysiąca artykułów na temat telemetrii akustycznej i satelitarnej. Perspektywy takich badań są kolosalne. Oto tylko kilka przykładów już dokonanych odkryć.

Żółwie morskie dokonują migracji transoceanicznych – zostało to odkryte przez telemetrię. Nadajniki radiowe są przymocowane do skorupy żółwia, a gdy wynurza się, by wdychać, sygnał jest przesyłany do satelity (ryc. 2). Gdy żółw znajduje się pod wodą, nadajnik wyłącza się, oszczędzając energię. Przy współrzędnych nadajnika krąży ścieżka żółwia (patrz wideo).

Ryc. 2 Roczne ścieżki kilku żeńskich żółwi skórzastych po złożeniu jaj (każda osoba jest oznaczona według koloru i listownie). Wyruszają w podróż przez Ocean Atlantycki, jedzą to, co przychodzi wzdłuż drogi, rzadko zatrzymując się nawet w miejscach o wysokiej koncentracji żywności. Takie odległe, nieprzerwane ruchy bardzo różnią się od zwykłych migracji żywności żółwi skórzastych, które jeszcze nie złożyły jaj. Zaplanuj od artykułu w dyskusji Nauka w odniesieniu do oryginalnego dzieła G. C. Hays i in., 2006.Elastyczne ruchy żerowania żółwi skórzastych na północnym Oceanie Atlantyckim

W ten sam sposób przez kilka miesięcy śledzili tajemnicze ruchy węgorzy europejskich, które rozpoczęły się od wybrzeży Europy i przepłynęły ponad tysiąc kilometrów do Morza Sargassowego; w przypadku migracji pionowych i poziomych wielorybów, rekinów, tuńczyków, kalmarów. Należy zauważyć, że prace nad migracją ryb łososiowatych i rekinów są uważane za istotne z ekonomicznego punktu widzenia, dlatego takie badania są najbardziej. Ale są też bardziej egzotyczne obiekty badań telemetrycznych, takie jak gigantyczne kałamarnice (W. F. Gilly i in., 2006. Wertykalne i horyzontalne migracje przez jumbo squid Dosidicus gigas ujawnione przez elektroniczne oznaczanie) i krewetki (M. D. Taylor, A. Ko, 2011. Monitorowanie akustycznie oznakowanych krewetek królewskich Penaeus (Melicertus) plebejus w estuarium laguny).

Oczywiście możliwości czujników są znacznie bardziej wyrafinowane niż prosta rejestracja współrzędnych. Czujniki mierzą jednocześnie temperaturę, zasolenie wody, prędkość przepływu (czyli w rzeczywistości prędkość ruchu "oddziału"). Z tego powodu zadania badawcze są zróżnicowane i skomplikowane. Tak więc udowodniono, że wysoka śmiertelność w populacji północno-zachodnich lwów morskich jest wynikiem drapieżnictwa rekinów polarnych (M. Horning, J.E. Mellish, 2014).Somniosus pacificus) drapieżnictwo na lwach morskich Steller (Eumetopias jubatus) w Zatoce Alaski). Zanim polarne rekiny nie wzięły pod uwagę żadnego znaczącego wroga lwa morskiego, ale okazało się, że tak.Stwierdzono to porównując różne odczyty czujników wszczepionych w ścianę brzucha uszczelki. Czujniki monitorowały temperaturę, głębokość, lokalizację i światło. Czujniki miały dodatnią pływalność i, jeśli światło zostało zarejestrowane, oznaczało to, że czujnik wypłynął na powierzchnię i coś się stało z uszczelką. To, co się dokładnie wydarzyło, było zdeterminowane przez dynamikę temperatury: jeśli światło zostało wykryte natychmiast lub jakiś czas po gwałtownym spadku temperatury, oznaczało to gwałtowną śmierć, a jeśli temperatura stopniowo spadała, to śmierć była naturalna. Jak się okazało, rekiny polarne atakują młode foki: około połowa zwierząt oznaczonych czujnikami od jednego do pół do czterech lat zmarła na ataki rekinów. "Osobowość" drapieżników zasugerowała, ponownie, zgodnie z pomiarami temperatury tych czujników, które pojawiły się w ciele rekina po udanej kolacji, wśród wszystkich niebezpiecznych dla lwów morskich drapieżników tylko rekiny polarne są temperaturą ciała zbliżoną do temperatury wody.

Interesującym przykładem jest badanie zachowania się karmienia północnych słoni morskich, wykonane za pomocą połączonych czujników zamontowanych na szczękach zwierząt (Y. Naito i in., 2013 r.).Odkrywanie tajemnic diety mezopelagicznej: duży drapieżny drapieżnik specjalizuje się w małej zdobyczy). Pozwoliły zarejestrować nie tylko parametry środowiskowe, ale także ruchy szczęk. Stwierdzono, że słonie morskie żyją w strefie mezopelagicznej (obszary w słupie wody na głębokości 200-1000 metrów, patrz strefa mezopelagiczna), a ich ofiara składa się z niewielkich rozmiarów, około 10-20 cm, zwierząt (ryc. 3). Tak więc, słonie nie są wcale wybredne – zaskakująco, każda drobnostka nadaje się do jedzenia tych głośnych morskich gigantów. Najprawdopodobniej nie potrafią nawet odróżnić ofiary.

Ryc. 3 Trójwymiarowa mapa ruchów jednej z czterech słoni morskich z czujnikami telemetrycznymi. Biała linia jest ścieżką pływającego nurkowania zwierząt i wznoszenia się na powierzchnię. Czerwone kropki zaznaczone momenty ruchu szczęk. Widać wyraźnie, że słoń morski łapie ryby na pewnej głębokości i że głównym celem jego nurkowań jest właśnie ekstrakcja pokarmu. Nurkowania bez JME – nurkowania bez ruchów szczęk. Rysunek z omawianego artykułu w Nauka w nawiązaniu do oryginalnego artykułu Y. Naito i wsp., 2013. Zrozumienie diety mezopelagicznej: drapieżnik o dużych wierzchołkach specjalizuje się w małej ofierze

Interesujące są również porównania ruchów gatunków tworzących wierzchołki piramidy żywieniowej. Pokazują, jak gatunki ograniczają przestrzeń z powodu konkurencji lub z innych przyczyn (ryc. 4).Lub wręcz przeciwnie, wydaje się, że potencjalni konkurenci współistnieją doskonale i żyją na tym samym obszarze wodnym. Takie wnioski są możliwe tylko w wyniku długoterminowych i wielkoskalowych obserwacji telemetrycznych.

Ryc. 4 Wiosenne migracje wielorybów (humbaków) i wielorybów (wielorybów). Kolorowe linie określa obszary głównej lokalizacji oznaczonych wielorybów przez trzy lata (od 2008 do 2010 r.). Humpbacks żywią się krylem, a wieloryby Grenlandzkie jedzą małe ryby, które spożywają kryl. Migracje tych dwóch gatunków są rozdzielone w czasie i przestrzeni. Jednak, jak pokazują dane, w niedalekiej przyszłości, z powodu ocieplenia, humbaki i wieloryby polarne mogą zwiększyć zasięg i zacząć konkurować w tym samym obszarze wodnym. Rysunek z omawianego artykułu w Nauka w nawiązaniu do oryginalnego artykułu K. Laidre, M.P. Heide-Jørgensen, 2012. Wiosenny podział Bay Bay, West Greenland, przez wieloryby Arctic i Subarctic

Autorzy badania uważają za szczególnie ważne wykorzystanie telemetrii do zbierania różnych danych oceanograficznych, do których nie można uzyskać dostępu innymi metodami. W rzeczywistości trudno jest uzyskać wiarygodne informacje, na przykład na temat warunków panujących pod lodem. Jednak dzięki dołączeniu wielofunkcyjnego czujnika do jednego aktywnego mieszkańca polarnego, takie informacje można uzyskać stosunkowo łatwo.W związku z tym narwale i białoryby "zbadali" masę wody pod lodem arktycznym, lwy morskie okazały się niezbędnymi "badaczami" wód Południowego Antarktycznego.

Opracowano dobrą bazę technologiczną dla różnych projektów telemetrycznych. Potrzebujemy skoordynowanych wysiłków roboczych w odniesieniu do tych projektów i połączenia wszystkich tych danych w jedną sieć. Takie stowarzyszenie da ogólny obraz prawdziwego życia na naszej planecie na dużą skalę.

Źródło: Nigel E. Hussey i in. Telemetria zwierząt wodnych: panoramiczne okno do podwodnego świata // Nauka. 2015. V. 348. P. 1221. DOI: 10.1126 / science.1255642.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:

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