一個(gè)新的流動(dòng)生物學(xué)家 沿著抹香鯨的體表旅行

山形大學(xué)和日本帝京科學(xué)大學(xué)的一個(gè)研究小組最近開發(fā)了一種新的流動(dòng)生物學(xué)家或鯨魚漫游者，它可以沿著抹香鯨的體表傳播并收集有價(jià)值的行為數(shù)據(jù)。生物學(xué)需要對(duì)個(gè)體動(dòng)物進(jìn)行生物追蹤，通常是將小型數(shù)據(jù)記錄儀直接連接到它們的身體上。通過收集與動(dòng)物行為，動(dòng)作和生物學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果，它可以是展開動(dòng)物生命奧秘的一種非常有效的方式。

“我們的項(xiàng)目始于2012年。去年，海洋動(dòng)物學(xué)家Kyoichi Mori教授就我們?nèi)绾谓鉀Q當(dāng)前問題與我進(jìn)行了磋商，”進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一Yuichi Tsumaki教授表示，告訴TechXplore。“我們急于捕捉捕食精子的視頻數(shù)據(jù)的鯨魚，因?yàn)闆]有人知道什么時(shí)候會(huì)發(fā)生一個(gè)什么抹香鯨吃一只巨大的魷魚。”

傳統(tǒng)上，通過視覺觀察動(dòng)物的行為，習(xí)慣和生物學(xué)來研究動(dòng)物。然而，當(dāng)研究海洋動(dòng)物的生態(tài)學(xué)時(shí)，尤其是那些棲息在海洋或海洋深處的海洋動(dòng)物的生態(tài)學(xué)時(shí)，這些視覺觀察方法難以實(shí)施。

生物技術(shù)顯著提高了研究人員在自然棲息地研究這些動(dòng)物的能力。近年來，電子技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)導(dǎo)致了各種不同尺寸和重量的生物學(xué)家的發(fā)展。

生物學(xué)家允許研究人員收集有關(guān)海洋動(dòng)物的關(guān)鍵信息，包括他們的三維運(yùn)動(dòng)軌跡，潛水深度和游泳速度，以及生理數(shù)據(jù)，如體溫和心電圖讀數(shù)。其中一些生物學(xué)家也配備了相機(jī)，因此可以收集描繪動(dòng)物掠奪性或社會(huì)行為的前所未有的圖像或視頻。

Tsumaki解釋說：“我們想在嘴部周圍安裝攝像記錄器，主要目的是拍攝抹香鯨吃巨型魷魚的鏡頭。” “為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們開發(fā)了一種有可能到達(dá)動(dòng)物口腔區(qū)域的鯨魚探測(cè)器。鯨魚探測(cè)器基于我們之前的工作中提出的'環(huán)境驅(qū)動(dòng)概念'，在小行星探測(cè)的背景下。在惡劣的環(huán)境中進(jìn)行定位在最小機(jī)制的情況下，環(huán)境的能量被用于運(yùn)動(dòng)。這個(gè)系統(tǒng)理想地應(yīng)該在超過1000米的深度實(shí)現(xiàn)緊湊性和移動(dòng)性。“

由Tsumaki及其同事開發(fā)的鯨魚探測(cè)器改善了抹香鯨口腔區(qū)域的可見性，當(dāng)它穿過深海時(shí)，使用機(jī)器人技術(shù)沿著動(dòng)物的身體表面行進(jìn)。研究人員設(shè)計(jì)的環(huán)境驅(qū)動(dòng)概念允許生物學(xué)家利用游泳鯨產(chǎn)生的水流作為動(dòng)力源實(shí)現(xiàn)吸附運(yùn)動(dòng)，而不依賴于獨(dú)特的中央處理單元(CPU)和電池。

“我們通過集中閥門系統(tǒng)來縮小尺寸，并通過增加吸盤尺寸和靈活性來增加吸附力，”參與該研究的另一位研究人員Kosuke Tsuchiya告訴TechXplore。“我們僅使用水流作為動(dòng)力源，在500米的深度實(shí)現(xiàn)了吸附行走運(yùn)動(dòng)。我們的技術(shù)不僅可用于生物學(xué)領(lǐng)域，還可用于水下機(jī)器人應(yīng)用，如海底電纜檢測(cè)系統(tǒng)或檢查大型船舶的底部。“

研究人員在幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了他們的創(chuàng)新和環(huán)境驅(qū)動(dòng)的鯨魚。他們發(fā)現(xiàn)它可以成功地穿過平坦的丙烯酸表面，深度接近500米，這證實(shí)了它在深海環(huán)境中的適用性。

在水箱實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，生物學(xué)家可以穿過1.5米半徑彎曲的丙烯酸表面，成功率為46%。這些初步調(diào)查結(jié)果表明，該技術(shù)可能尚未適用于需要長(zhǎng)途旅行的實(shí)際場(chǎng)景。然而，整體而言，生物學(xué)家取得了非常有希望的成果，顯示出各種水下應(yīng)用的巨大潛力。

“目前，我們正在設(shè)計(jì)一種帶有新吸盤布置，測(cè)量設(shè)備和浮子的新原型，”Tsumaki說。“這些特征應(yīng)該讓我們第一次將原型貼在抹香鯨的體表上。在不久的將來，我們將在小笠原群島的海洋中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。”