Во время изменения химического состава океана и повышения температуры понимание того воздействия, которое изменения окружающей среды могут оказать на этих животных, как никогда важно.«Кальмары и другие беспозвоночные с мягким телом имеют почти открытую систему кровообращения, поэтому они тесно связаны со своей физической средой», — говорит Аран Муни, биолог из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI). «Поскольку окружающая среда океана изменяется, они, вероятно, сильно меняются в ответ».Чтобы выяснить это, Муни и его сотрудники из Стэнфордского университета, Мичиганского университета (UM) и WHOI решили создать новый вид тегов регистрации данных, названный ITAG, специально для мелких и хрупких беспозвоночных.
Этот новый инструмент не только количественно оценивает состояние океана, но и измеряет реакцию животных на их физическую среду в высоком разрешении.В статье, опубликованной 28 сентября 2015 года в журнале Animal Biotelemetry, команда сообщает о результатах первоначального прикрепления меток к кальмарам и медузам в лаборатории, а также о записанных измерениях сигнатурного поведения.
Исследователи уже более десяти лет используют цифровые метки акустической записи, чтобы выявить скрытое поведение крупных морских млекопитающих, таких как дельфины и киты. Инструменты записывают звук, а также собирают информацию о высоте, скорости и глубине движения животного.
Но размер метки не позволяет использовать их на мелких беспозвоночных.Другие более мелкие, коммерчески доступные метки использовались в прошлом на некоторых более крупных медузах и кальмарах.
Хотя теги могут отслеживать глубину плавания и выполнять другие измерения, низкая частота дискретизации не позволяет выявить конкретное поведение.«Нам нужен тег, который мог бы сказать нам, что животное делает на этой глубине — парит ли оно или плывет быстрее или медленнее?
Когда кальмары опускаются на пару сотен метров, кормятся ли они ночью на этой глубине, или они отдыхают и убегают от высших хищников? Какова их частота дыхания? Это те вопросы поведения, на которые мы хотели ответить », — сказал Муни.Одна из самых больших проблем, с которой столкнулась команда, заключалась в том, чтобы минимизировать размер метки при одновременном уравновешивании всех других целей дизайна — возможностей сенсора, срока службы батареи и плавучести, — сказала соавтор Какани Катиджа, биоинженер, который впервые начал работу в WHOI в качестве специалиста.
Постдокторант, завершил работу в Стэнфордском университете.«Дизайн — результат этого тщательного баланса», — добавила Катия, которая сейчас является научным сотрудником Научно-исследовательского института аквариумов Монтерей-Бей (MBARI). «ITAG отличается от других тегов тем, что он спроектирован таким образом, что датчики (биологические и экологические), механизмы прикрепления животных, выбросы и сигналы восстановления объединены в единый пакет».Размер ITAG составляет примерно 108 мм на 64 мм на 28 мм (~ 4,25 дюйма x 2,5 дюйма x 1 дюйм) и основан на конструкции цифровой метки акустической записи (DTAG), разработанной в WHOI в конце 1990-х годов. Он состоит из двух компонентов: датчика, который регистрирует движение, ориентацию, профили погружений и данные об окружающей среде, такие как свет и температура, и подставка, которая крепится к животному.
Такая гибкость позволит прикрепить его к широкому кругу морских животных.ITAG имеет нейтральную плавучесть в воде. Как только метка высвобождается из базы, она всплывает на поверхность воды и передает данные через радиоантенну УКВ.Чтобы уменьшить сопротивление и свести к минимуму влияние ITAG на животных, исследователи придали ему гидродинамическую форму, учитывая особые формы, поведение и режимы движения как кальмаров, так и медуз.
У медуз ITAG прикрепляется к верхней поверхности раструба с помощью присосок и тканевого клея ветеринарного качества. Для кальмаров ITAG прикрепляется биоразлагаемыми швами к задней поверхности тела животного, удерживая его на одной линии с телом, чтобы уменьшить сопротивление.ITAG прикрепляли к пяти медузам (Aurelia aurita) и восьми кальмарам (Loligo forbesi) в лабораторных условиях на срок до 24 часов. Исследователи сравнили реакцию помеченных и немаркированных животных на различные изменения в их среде, такие как условия освещения и температуры.
Тесты были записаны на видео, чтобы затем можно было сравнить поведение на видео с данными акселерометра — скоростью плавания, дистанциями, продолжительностью плавательного цикла и ускорениями, — захваченными ITAG.«Поскольку мы пометили животных в контролируемой среде, мы смогли согласовать видео с помеченным животным с записанными сигналами от метки», — сказал соавтор Алекс Шортер, инженер-механик из UM.
Характерные особенности поведения животных, выявленные в данных меток, позволят ученым лучше интерпретировать будущие данные меток свободно плавающих животных в дикой природе, которые нельзя наблюдать напрямую, и делать это с очень высоким разрешением.Поведение включало в себя неподвижность или погружение, плавание по прямой и плавание с поворотом для медузы, а также плавание ласт, струйное движение, изменение направления и поворот для кальмаров.Лабораторные испытания ITAG на медузах проводились в Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоул, штат Массачусетс, и в Лаборатории экологических систем в WHOI с августа по ноябрь 2013 г. Испытания ITAG кальмаров проводились в аквариуме Порто Пим с коллегами из университета. Азорских островов и Центра морских и экологических наук в Португалии весной 2014 года.
Затем исследовательская группа протестирует ITAG в полевых исследованиях поведения медуз и кальмаров.