Новый датчик для кальмаров и медуз
Беспозвоночные, такие как кальмары и медузы, играют ключевую роль в морской пищевой сети и являются важным объектом промысла. Несмотря на их значение, об их естественном поведении или влиянии среды на физиологию известно мало.
В условиях изменения химического состава и потепления океана понимание влияния этих изменений на таких животных как никогда важно.
У кальмаров и других мягкотелых беспозвоночных почти открытая кровеносная система, поэтому они тесно связаны с физической средой. По мере изменения океанской среды они, вероятно, сильно меняются в ответ.
Чтобы это выяснить, группа исследователей из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), Стэнфордского университета и Мичиганского университета создала новый тип регистрирующего датчика, названный ITAG, специально для мелких и нежных беспозвоночных. Этот инструмент не только количественно оценивает условия океана, но и с высоким разрешением измеряет реакции животных на их физическую среду.
В статье, опубликованной 28 сентября 2015 года в Animal Biotelemetry, команда сообщает о результатах первоначальных лабораторных испытаний датчика на кальмарах и медузах и о зарегистрированных характерных поведенческих измерениях.
Цифровые акустические регистрирующие метки (DTAG) более десяти лет используются для изучения скрытого поведения крупных морских млекопитающих. Однако их размер не позволяет применять их к мелким беспозвоночным. Существующие коммерческие метки для некоторых крупных медуз и кальмаров имеют низкую частоту дискретизации и не раскрывают конкретное поведение.
Целью было создать метку, которая могла бы показать, что именно животное делает на определенной глубине — парит, плывет быстрее или медленнее, кормится ночью или отдыхает, а также измерить скорость дыхания.
Одной из самых больших проблем было минимизировать размер метки, сбалансировав другие цели проектирования: возможности сенсоров, продолжительность работы батареи и плавучесть. ITAG отличается от других меток тем, что датчики (биологические и экологические), механизмы крепления к животному, системы отсоединения и сигналы для восстановления интегрированы в единый корпус.
Характеристики ITAG:
- Размер: ~108 мм x 64 мм x 28 мм.
- Основа: на базе конструкции DTAG, разработанного в WHOI в конце 1990-х.
- Состав: состоит из сенсорного модуля (регистрирует движение, ориентацию, профили погружения, свет, температуру) и основания для крепления к животному.
- Плавучесть: нейтральная в воде. После отсоединения от основания всплывает и передает данные через антенну УКВ-радио.
- Дизайн: обтекаемая гидродинамическая форма для минимизации сопротивления с учетом специфики формы и способа движения кальмаров и медуз.
Способы крепления:
- Для медуз: к верхней поверхности купола с помощью присосок и ветеринарного тканевого клея.
- Для кальмаров: к спинной поверхности тела биоразлагаемыми швами, в линию с телом для снижения сопротивления.
Лабораторные испытания:
ITAG были прикреплены к пяти медузам (Aurelia aurita) и восьми кальмарам (Loligo forbesi) в лабораторных условиях на срок до 24 часов. Реакции помеченных и немеченых животных на изменения среды (освещение, температура) сравнивались. Испытания снимались на видео для сопоставления видимого поведения с данными акселерометра ITAG (скорость плавания, расстояние, длительность циклов, ускорение).
Это позволило идентифицировать в данных метки характерные поведенческие сигнатуры:
- Для медуз: неподвижность или погружение, плавание по прямой, поворотное плавание.
- Для кальмаров: плавание с помощью плавников, реактивное движение (выброс воды), изменение направления движения, повороты.
Эти сигнатуры позволят ученым точнее интерпретировать будущие данные с меток у свободно плавающих животных в дикой природе, которых нельзя наблюдать напрямую, и делать это с высоким разрешением.
Испытания на медузах проводились в Морской биологической лаборатории и WHOI с августа по ноябрь 2013 года. Испытания на кальмарах прошли в аквариуме Порто-Пим (Азорские острова) весной 2014 года.
Следующим шагом команды станут полевые исследования поведения медуз и кальмаров с использованием ITAG.