Dzīve ir kustība: telemetriskās izpētes perspektīvas • Elena Naimark • Zinātnes jaunumi par "Elementiem" • Itiholoģija, tehnoloģija, biotehnoloģija

Dzīve ir kustība: telemetriskās izpētes perspektīva

Zīm. 1 Radio sensori, kas pievienoti vairākām balto haizivju sievietēm, kas divus gadus pārsūtīja satelītu datus pa satelītiem. Tas ļāva identificēt divgadu ciklu, kas saistīts ar pārošanās migrāciju, grūtniecību un mazuļu dzimšanu, lai noteiktu šīs asinsārdedzes un reto zivju "piegādes vietas". Foto no M. L. Domeier, N. Nasby-Lucas, 2013. Divu gadu migrācija sieviešu baltās haizivis (Carcharodon carcharias) atklāj plaši atdalītas stādaudzētavas

Grupa okeanogrāfu iepazīstināja ar daudzsološu pētniecības jomu – jūras dzīvības telemetrisko novērojumu pārskatu. Modernās tehnoloģijas paver plašas iespējas telemetrijas izmantošanai: sensori ir kļuvuši daudzfunkcionāli, miniatūrie, energotaupīgie un energoietilpīgi. Ar viņu palīdzību jūs varat izsekot dažādu mugurkaulnieku un bezmugurkaulnieku sugu kustībām gan lokāli, gan planētas mērogā, savienojot šos datus ar dažādu vides parametru mērījumiem. Tāpēc okeanogrāfiem un ekologiem kļūst pieejama jauna informācija.

Ekoloģiskajās konstrukcijās un populācijas ģenētikā organisms bieži tiek uztverts kā fizioloģisku vajadzību priekšmets, kā ģenētiskās informācijas nesējs kā viena vai otra uzvedības modeļa nesējs.Bet kur, kā un kāpēc viņš to visu veic? Organisma kustības tieši atspoguļo tās saikni ar apkārtējo telpu, tādēļ ir svarīgi saprast atsevišķu organismu, nevis tikai visu grupu kustības ceļus.

Vēl nesen ļoti grūti pētīt migrāciju: telpas ir milzīgas, un izsekošanas spējas bija ļoti ierobežotas. Migrāciju novērtēja ar netiešiem datiem – tika reģistrētas iezīmēto personu atkārtotas ievešanas vietas, tika kontrolēta dzīvnieku grupu kustība, un no helikopteriem tika novēroti lieli dzīvnieki. Pirms trīsdesmit gadiem tika izdots pirmais telemetrijas darbs – 17 dienu laikā tika ierakstīts vaļu haizivju stāvoklis pie ūdens virsmas (I. G. Priede, 1984. gads. Masku haizivs (Cetorhinus maximus), ko izseko satelīts kopā ar vienlaicīgu attālo uzrādi). Reģistrācija tika veikta, izmantojot radio signālu, kas tika nosūtīts uz satelītu sistēmu. Tādējādi tika noteikts haizivju stāvoklis kosmosā.

Bet pēdējo divu desmitgažu laikā tehnoloģija ir strauji attīstījusies, tāpēc kopš tā laika telemetrija ir mainījusies. Radiosignāli raidītājos kopā ar akustiskajiem signāliem, satelīta komunikācija ir pilnīgi uzlabojusies, raidītāji ir kļuvuši par miniatūriem (radio raidītājs tagad sver aptuveni 1,4 gramus)Raidītāja enerģijas elementa mūža ilgums tagad tiek mērīts gados, ir izstrādātas globālas datubāzes … Tas viss ir ievērojami paplašinājis šādu pētījumu apjomu un dzīvnieku komplektu, kas spēj pārvadāt raidītāju. Kopš XXI gadsimta sākuma jau ir publicēti apmēram tūkstoši akustisko un satelītu telemetrijas dokumentu. Šādas izpētes iespējas ir milzīgas. Šeit ir tikai daži jau veikto atklājumu piemēri.

Jūras bruņurupuči veic transoceanic migrāciju – to atklāja telemetrija. Radio raidītāji tiek pievienoti bruņurupuču čaumalai, un, kad rodas ieelpot, signāls tiek pārsūtīts uz satelītu (2. attēls). Kad bruņurupucis ir zem ūdens, raidītājs izslēdzas, taupot enerģiju. Nosūtītājas koordinātos velmē čaliņķa ceļu (skat. Videoklipu).

Zīm. 2 Gadskārtējie ceļi no vairākām sieviešu ādas apmales bruņurupučiem pēc olšūnu apaugļošanas (katram ir atzīmēti indivīdi pēc krāsas un ar vēstuli) Viņi dodas ceļojumā pa Atlantijas okeānu, ēst to, kas nāk pa ceļu, un reti apstājas arī vietās ar augstu pārtikas koncentrāciju. Šādas tālu, bez pārtraukuma kustības ļoti atšķiras no parastajām ādaino bruņurupuču ēdienkartēm, kurās vēl nav olas. Kalendārs no raksta diskusijā Zinātne atsaucoties uz oriģinālo darbu G. C. Hays et al., 2006.Ādas bruņurupuču pāreja uz Ziemeļatlantijas okeānu

Tāpat vairākus mēnešus viņi sekoja Eiropas zušu noslēpumainā kustībai, kas sākās no Eiropas krastiem un pārgāja vairāk nekā tūkstoš kilometrus uz Sargasso jūru; vaļu, haizivju, tunču, kalmāru vertikālai un horizontālai migrācijai. Jāatzīmē, ka darbs pie lašu zivju un haizivju migrācijas tiek uzskatīts par būtisku no ekonomiskā viedokļa, tādēļ šādi pētījumi ir visvairāk. Bet ir arī vairāk eksotisku objektu telemetriskās izpētes, piemēram, milzu kalmāri (W. F. Gilly et al., 2006. Vertikālās un horizontālās miglošanās ar jumbo kalmāru Dosidicus gigas ko atklāj elektroniskā marķēšana) un garnelēm (M. D. Taylor, A. Ko, 2011. gads. Akustiski marķētu ķīniešu garneļu Penaeus (Melicertus) plebeju estuāra lagūnā).

Tagad, protams, sensoru iespējas ir daudz sarežģītākas nekā vienkārša koordinātu reģistrācija. Sensori vienlaikus mēra temperatūru, ūdens sāļumu, plūsmas ātrumu (tas ir faktiski, "apiņu" kustības ātrums). Tāpēc pētniecības uzdevumi ir daudzveidīgi un sarežģīti. Tātad, tika pierādīts, ka ziemeļrietumu jūras lauvas populācijas augsta mirstība ir polāro haizivju izkļūšana (M. Horning, J.E. Mellish, 2014. gads).Somniosus pacificus) plēsēji uz Stellera jūras lauvām (Eumetopias jubatus) Aļaskas līcī). Pirms polārās haizivis neuzskatīja nevienu nozīmīgu jūras lauva ienaidnieku, bet tas izrādījās tā.Tika atklāts, salīdzinot dažādus sensoru rādījumus, kas implantēti zīmoga vēdera sieniņā. Sensori uzraudzīja temperatūru, dziļumu, atrašanās vietu un gaismu. Sensoriem bija pozitīva peldspēja, un, ja gaisma tika ierakstīta, tas nozīmēja, ka sensors peldēja pie virsmas, un kaut kas notika ar zīmogu. Kas tieši noticis, noteica temperatūras dinamika: ja gaisma tika uztverta uzreiz vai kādu laiku pēc straujās temperatūras pazemināšanās, tas liecināja par vardarbīgu nāvi un, ja temperatūra pakāpeniski samazinājās, tad nāve bija dabiska. Polāro haizivis, kā izrādījās, uzbruka jaunām roņveidīgajiem: apmēram puse no dzīvniekiem, kuri marķēti ar pusotras līdz četru gadu veciem sensoriem, nomira no haizivju uzbrukumiem. Plēsēju "personība" atkal tika ieteikts, ņemot vērā to sensoru temperatūras mērījumus, kuri pēc veiksmīgas vakariņas parādījās haizivs ķermenī, starp visiem bīstamiem plēsoņu jūras lauvām tikai polāro haizivju ķermeņa temperatūra ir tuvu ūdens temperatūrai.

Interesants piemērs ir ziemeļu ziloņu roņu barošanas režīma izpēte, izmantojot kombinētus sensorus, kas uzmontēti uz dzīvnieku žokļiem (Y. Naito et al., 2013.Mezopelagiskās diētas noslēpumu atdalīšana: liels apvidus plēsējs specializējas uz mazu laupījumu). Viņi ļāva reģistrēt ne tikai vides parametrus, bet arī žokļu kustības. Tika konstatēts, ka ziloņu blīves barojas mezopelagiskās zonas zonās (ūdens staba zonas 200-1000 metru dziļumā, skatiet Mesopelagic zonu), un to upuris sastāv no maziem, apmēram 10-20 cm dzīvniekiem (3. att.). Tātad, ziloņu roņi nav savādi, jo pārsteidzoši ir tas, ka jebkura sīkumi ir piemēroti ļaunajiem jūras gigantiem. Viņi, visticamāk, pat nevar atšķirt laupījumu.

Zīm. 3 Trīsdimensiju karte, kurā pārvietojas viens no četriem zilonu roņiem ar pievienotiem telemetriskiem sensoriem. Balta līnija ir peldoša dzīvnieka niršanas ceļš un paceļoties uz virsmu. Sarkanie punktiņi atzīmēti žokļu kustības brīži. Ir skaidri redzams, ka jūras zilonis zvejo noteiktā dziļumā un ka galvenais nolaišanās mērķis ir tieši pārtikas iegāde. Nav JME niršanas – niršana bez žokļu kustībām. Attēls no apspriežamā raksta Zinātne ar atsauci uz oriģinālu pantu Y. Naito et al., 2013. gadā. Izpratne par mezopelagisko diētu: lielais apvidus plēsējs specializējas uz maziem plēsējiem

Tas ir arī ziņkārīgs, salīdzinot to sugu kustības, kas veido pārtikas piramīdas virsotnes. Tie parāda, kā sugas norobežo telpu konkurences vai citu iemeslu dēļ (4. attēls).Vai gluži pretēji, izrādās, ka potenciālie konkurenti eksistē perfekti un barojas vienā un tajā pašā ūdens apvidū. Šādi secinājumi ir iespējami tikai ilgtermiņa un liela mēroga telemetrisko novērojumu rezultātā.

Zīm. 4 Kuprīņu vaļu (kuprītis vaļi) un bumbveduļi (ķieģeļu vaļi) pavasara migrācija. Krāsainas līnijas Trīs gadus (no 2008. gada līdz 2010. gadam) ir aprakstītas iezīmēto vaļu galvenās lokalizācijas jomas. Humpbaksi barojas ar krilu, savukārt Grenlandes vaļi barojas ar mazām zivīm, kas patērē krilu. Šo sugu migrācija ir atdalīta laikā un telpā. Bet, kā liecina dati, tuvākajā laikā siltuma dēļ kuprītis vaļi un polāro vaļi var paplašināt savu diapazonu un sākt sacensties tajā pašā ūdens apgabalā. Attēls no apspriežamā raksta Zinātne ar atsauci uz K.L. Laidre, M.P. Heide-Jørgensen, oriģinālo rakstu 2012. gadā. Bay Bay, Rietumgrenlandes pavasara dalīšana ar Arktikas un Subarktiskajām vaļveidīgajām vaļiem

Apsekojuma autori uzskata, ka ir īpaši svarīgi izmantot telemetriju, lai apkopotu dažādus okeanogrāfiskos datus, kas nav pieejami ar citiem līdzekļiem. Patiešām, ir grūti iegūt ticamu informāciju, piemēram, par ledus apstākļiem. Bet, piestiprinot daudzfunkcionālu sensoru vienam vai otram aktīvam polāram iemītniekam, šādu informāciju var iegūt salīdzinoši viegli.Tādējādi narvālijas un beluga baltumi "izpētīja" ūdens slāni zem Arktikas ledus, jūras lauvas izrādījās neaizstājami "pētnieki" Dienvidu Antarktikas ūdeņos.

Tagad ir izstrādāta laba tehnoloģiskā bāze dažādiem telemetriskiem projektiem. Mums ir vajadzīgi saskaņoti centieni attiecībā uz šiem projektiem un visu šo datu apvienošana vienā tīklā. Šāda apvienība sniegs vispārēju plaša mēroga priekšstatu par mūsu planētas reālo dzīvi.

Avots: Nigel E. Hussey et al. Ūdensdzīvnieku telemetrija: panorāmas logs zemūdens pasaulē // Zinātne. 2015. V. 348. lpp. 1221. DOI: 10.1126 / science.1255642.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Atbildēt

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