فناوری ردیابی: علم یافتن نهنگ ها

یافتن نهنگ ها در دریاهای وسیع زمین بسیار سخت است. دانشمندان و شرکای NOAA Fisheries از طیف وسیعی از فناوری ها و تکنیک های تحقیقاتی برای مکان یابی نهنگ ها و مطالعه رفتار آنها استفاده می کنند. برخی از این تکنیک ها جدید و اکتشافی هستند، در حالی که برخی دیگر آزمایش و آزمایش شده اند، اما همگی داده های مهمی در مورد گونه های حفاظت شده نهنگ ارائه می دهند. برخی از روش هایی را که ما در حال تماشای نهنگ ها هستیم در زیر بررسی کنید.

زیست شناس تحقیقاتی جسیکا کرنس، مرکز علوم شیلات آلاسکا

تابستان گذشته، آزمایشگاه ملی پستانداران دریایی مرکز علمی شیلات آلاسکا این فرصت را داشت که با دانشمندان در ماموریت Saildron در سال 2016 همکاری کند. Saildrones یک فناوری نسبتا جدید و خودمختار است که می تواند ماه ها در دریا بماند و داده های مستمری را جمع آوری کند که در غیر این صورت جمع آوری آنها از طریق روش های سنتی بسیار گران تمام می شود.

علاقه ما به این پروژه این بود که تعیین کنیم آیا Saildrone یک پلت فرم مناسب برای نظارت صوتی غیرفعال پستانداران دریایی، به ویژه نهنگ راست شمال اقیانوس آرام است که به شدت در معرض خطر است. ما یک ضبط کننده آکوستیک کوچک و مستقل به نام Acousonde را به کیل هر Saildrone متصل کردیم و آن را طوری تنظیم کردیم که به طور مداوم تا 4 کیلوهرتز ضبط کند که باند فرکانسی اکثر پستانداران دریایی در دریای برینگ را پوشش می دهد.

Saildrone این مزیت را دارد که یک منطقه بزرگ را پوشش می دهد، در حالی که می تواند ماه ها در یک زمان بیرون بماند، که آن را بسیار مقرون به صرفه تر از بررسی کشتی در مقیاس کامل می کند. همچنین دارای مزیت ادغام با ابزار دقیق اقیانوس شناسی و انرژی پایین تر است که امکان ارتباط داده های پستانداران دریایی با متغیرهای اقیانوس شناسی و طعمه را فراهم می کند.

نتایج اولیه از داده های صوتی غیرفعال نشان می دهد که در شناسایی گونه هایی با فرکانس بالاتر مانند نهنگ های قاتل موفقیت هایی وجود دارد. به دلیل برخورد آب با سکو، سیگنال های فرکانس پایین تر پوشانده شد که غیرمنتظره نبود.

با این حال، با تغییرات برنامه ریزی شده برای کاهش سر و صدا، و افزایش نرخ نمونه برداری برای گنجاندن گونه های با فرکانس بیشتر (به عنوان مثال، نهنگ های منقاری)، ادغام آکوستیک غیرفعال در Saildrone دارای پتانسیل زیادی برای نظارت بر مناطق بزرگ برای حضور پستانداران دریایی صدادار است."

پخش ما از راه اندازی ماموریت Saildrone 2016 را تماشا کنید تا درباره برنامه Saildrone و نحوه استفاده دانشمندان NOAA Fisheries از این فناوری برای مطالعه بیشتر از نهنگ ها بیشتر بدانید.

Sofie Van Parijs جانورشناس، مرکز علوم شیلات شمال شرقی

وی گفت: "در منطقه شمال شرقی ، ما شبکه ای از ضبط کننده های صوتی منفعل و گلایدرهای خودمختار وجود داریم که حضور نهنگ های بزرگ را از ساحل تا قفسه ، با استفاده از ضبط کننده های بایگانی و همچنین در زمان واقعی با همکاران ما از موسسه اقیانوس شناسی Woods Hole ضبط می کنیم (WHOI WHOI) و نهاد اقیانوس شناسی اسکریپ.

آکوستیک منفعل به ما امکان می دهد 24/7 را در تمام شرایط آب و هوایی ثبت کنیم ، بنابراین قادر به ارائه یک سری زمانی مداوم و طولانی مدت از چگونگی استفاده نهنگ ها از زیستگاه های مختلف و چگونگی تغییر اشغال آنها در این مناطق است. تکنیک های بررسی بصری در شرایط آب و هوایی و زمان شب مختل می شوند ، اما ضروری هستند زیرا عکس هایی که از آنها گرفته می شود به ما امکان می دهد افراد و وضعیت سلامتی آنها را شناسایی کنیم. این تکنیک ها با هم تصویر کاملی از این گونه می دهند.

سوابق بلند مدت حضور نهنگ ما را قادر می سازد تا تغییرات در توزیع و رفتار آنها را بهتر بشناسیم. تشخیص در زمان واقعی با استفاده از گلایدرهای خودمختار و شناورهای ثابت ، برای کاهش اثرات انسانی و نظارت بر گونه های در معرض خطر بسیار ارزشمند است.

مراحل بعدی اطمینان از ادغام این فناوری ها در پروتکل های نظارت استاندارد ما است تا ارزش آنها بتواند کارایی جمع آوری داده ها را برای این گونه ها افزایش دهد. گلایدرهای خودمختار اکنون قادر به دورتر هستند و مناطقی را کشف می کنند که نه کشتی ها و نه هواپیماها به راحتی نمی توانند به آن دسترسی پیدا کنند ، بنابراین می توانند اطلاعاتی را در مورد مناطق ناشناخته ارائه دهند و ارزیابی کنند که آیا توزیع گونه ها واقعاً در حال تغییر هستند. "

درباره تحقیقات آکوستیک منفعل که در خارج از مرکز علوم شیلات شمال شرقی انجام می شود ، بیشتر بدانید.

زیست شناس پستانداران دریایی جان دوربان ، مرکز علوم شیلات جنوب غربی

وی گفت: "سیستم های هوایی بدون سرنشین شیوه ای که ما مشاهدات سلامت نهنگ را انجام می دهیم ، تغییر می کنند. ما نمی توانیم یک نهنگ زنده را در مقیاس قرار دهیم تا وضعیت بدن آن را بررسی کنیم ، اما اکنون می توانیم از سیستم عامل های کوچک UAS استفاده کنیم تا بدون هیچ گونه اختلال به آنها معاینه کنیم.

ما یک هگزاکوپتر کوچک را پرواز کرده ایم تا 100 تا 200 فوت بالاتر از نهنگ ها را بدست آوریم تا عکسهای سنگین را بگیریم: از این موارد می توانیم فتوگرامتری (اندازه گیری از عکس ها) را برای نظارت بر رشد ، ارزیابی وضعیت بدن و شناسایی بارداری ها انجام دهیم. این معیارها به ما این امکان را می دهد تا ارزیابی های سنتی سهام را نه تنها بر روند فراوانی نهنگ ها متمرکز کنیم ، بلکه دلایل اساسی پویایی جمعیت را نیز درک کنیم.

ما همچنین در حال پرواز هگزاکوپتر خود از طریق ضربات بازدم نهنگ های بزرگ برای جمع آوری نمونه هایی هستیم که از آنها می توانیم میکروارگانیسم های تنفسی را توصیف کنیم و بیماری های نوظهور را شناسایی کنیم.

تا به امروز ، ما بیش از 1200 پرواز بیش از ده ها گونه نهنگ و دلفین ها پرواز کرده ایم. تصاویر و نمونه هایی که ما جمع می کنیم اکنون پایه و اساس برنامه های نظارت بر کلیدی را تشکیل می دهند که می توانند تغییرات در سلامت نهنگ و وضعیت جمعیت را با گذشت زمان مشخص کنند تا تصمیمات مدیریت بهتر با هدف بازیابی و حفظ جمعیت نهنگ های محافظت شده را آگاه سازند. "

دوربان و همکارش هالی ترسنباخ در حال حاضر در قطب جنوب در کاوشگر ملی جغرافیایی هستند. در مورد تحقیقات آنها در این فیلم کوتاه از CBS News بیشتر بدانید.

اکولوژیست تحقیقات الیوت هازن ، مرکز علوم شیلات جنوب غربی

دانشمندان از اوایل دهه 1990 از برچسب های ماهواره ای برای ردیابی نهنگ های آبی در امتداد ساحل غربی استفاده کرده اند و یاد می گیرند که چگونه بزرگترین حیوانات روی کره زمین به اندازه کافی کریل کوچک را برای تغذیه برای پشتیبانی از اندازه عظیم خود پیدا می کنند.

همکاری محققان شیلات NOAA ، دانشگاه ایالتی اورگان و دانشگاه مریلند ، ثروت داده های ردیابی را با مشاهدات ماهواره ای از شرایط اقیانوس ترکیب کرده اند تا اولین سیستم را برای پیش بینی موقعیت و تراکم نهنگ های آبی در ساحل غربی توسعه دهند. این سیستم با نام Whalewatch ، نقشه های ماهانه "نقاط مهم" نهنگ آبی را برای هشدار کشتی هایی که ممکن است خطر ابتلا به این نهنگ های در معرض خطر وجود داشته باشد ، تولید می کند.

این تحقیق یک مدل پیش بینی کننده در طول سال را ارائه می دهد. بیشتر مدل های دیگر محدود به زمان هایی هستند که کشتی ها مورد بررسی قرار می گیرند. در عوض ، این ابزار از سالها داده برچسب استفاده می کند تا نهنگ ها به ما بگویند که به کجا می روند ، و چه شرایطی باعث تجمع و مهاجرت می شود. Whalewatch ترکیبی نوآورانه از فناوری ماهواره ای جدید و رویکردهای مدل سازی رایانه است که می تواند اطلاعات به موقع را برای مدیران ساحل غربی و صنعت حمل و نقل ارائه دهد. ناسا همچنین به تأمین بودجه این پروژه کمک کرد ، که از ماهواره های ناسا و NOAA مشاهدات اقیانوس را ترسیم می کند.

تحولات برنامه ریزی شده آینده Whalewatch شامل گونه های بیشتری می شود که داده های برچسب در دسترس قرار می گیرند ، و مدل های گروهی که انواع مختلفی از داده ها را ترکیب می کنند تا نمای کاملی از زیستگاه نهنگ در ساحل غربی ارائه دهند. "

در مورد WhaleWatch و چگونگی استفاده از آن برای پیش بینی و محافظت از نهنگ آبی "نقاط مهم" بیشتر بدانید.

جسیکا ردفرن زیستگاه مکانی پستانداران دریایی و برنامه خطرناک ، مرکز علوم شیلات جنوب غربی

«در حالی که WhaleWatch از داده های برچسب گذاری برای پیش بینی توزیع نهنگ ها برای استفاده در مدیریت پویا استفاده می کند، تحقیق من از داده های نظرسنجی های NOAA برای پیش بینی در مورد مناطق بلندمدت با تراکم جمعیت بالاتر و پایین تر نهنگ استفاده می کند. این اطلاعات در رسیدگی به مشکل نوظهور برخورد کشتی ها با نهنگ های آبی حیاتی است و مدیریت ترافیک کشتی ها به و از بنادر شلوغ لس آنجلس و لانگ بیچ را برای کاهش این مشکل مطلع کرده است.

جدیدترین پروژه من از داده های نهنگ آبی از مناطقی که به خوبی بررسی شده اند در سواحل غربی ایالات متحده و در شرق اقیانوس آرام استوایی برای ساخت مدل های زیستگاه نهنگ آبی استفاده کرد. مدل ها مناطقی از بالا آمدن و توپوگرافی زیر آب را که کریل را متمرکز می کنند، شناسایی می کنند. این مدل ها برای پیش بینی نواحی بالا آمدن و تغذیه مشابه در شمال اقیانوس هند که احتمالاً زیستگاه مهمی برای گونه های در خطر انقراض هستند، استفاده شد.

پستانداران دریایی در بیشتر اقیانوس های جهان با تهدیدات ناشی از فعالیت های انسانی مواجه هستند، اما ما فاقد اطلاعات مورد نیاز برای رسیدگی به این تهدیدات در بسیاری از مناطق هستیم. داده های جمع آوری شده در بررسی های ما به ما امکان می دهد تا زیستگاه گونه ها را در سایر نقاط جهان پیش بینی کنیم. درک زیستگاه گونه ها به ما اجازه می دهد تا به مشکلات حفاظتی که اغلب غیرمنتظره و برای حفظ جمعیت سالم حیاتی هستند، رسیدگی کنیم.

دیو ولر زیست شناس دریایی، مرکز علوم شیلات جنوب غربی

سیستم های نرم افزاری و ویدئویی مادون قرمز موج بلند در کالیفرنیای مرکزی برای شمارش نهنگ های خاکستری شمال اقیانوس آرام در طول مهاجرتشان به سمت جنوب استفاده می شوند.

این سیستم شامل: (1) سه دوربین مادون قرمز است که یک نوار ثابت از راهرو مهاجرت نهنگ خاکستری را در 24 ساعت شبانه روز نظارت می کند، (2) نرم افزار تشخیص خودکار برای تشخیص ضربات نهنگ، (3) نرم افزار تأیید ضربه نهنگ برای بررسی و حذفهشدارهای کاذب، و (4) نرم افزار شمارش که تعداد نهنگ هایی را که از ایستگاه مشاهده عبور کرده اند تخمین می زند.

یک مقایسه اولیه کنار هم نشان داد که نتایج این سیستم دوربین مادون قرمز با نتایج تیمی از ناظران بصری باتجربه NOAA مقایسه شده است. مزایای این سیستم شامل توانایی جمع آوری خودکار داده های پیوسته در پنجره های طولانی مدت (ماه ها)، از جمله دوره های تاریکی زمانی که ناظران انسانی قادر به کار نیستند، است.

استفاده از این فناوری کاربردهای بالقوه دیگری مانند کاهش ضربات کشتی و ایجاد مزاحمت از سر و صدای زیر آب دارد.

درباره سیستم های دوربین مادون قرمزی که در ساحل غربی استفاده می شوند بیشتر بیاموزید.

این ویدئو از عملکرد سیستم دوربین مادون قرمز را تماشا کنید. دوربین مادون قرمز علائم حرارتی حیوانات و اشیایی را که از کنار دوربین های ثابت عبور می کنند، تشخیص می دهد.

این نشانه های حرارتی به رنگ سفید به تصویر کشیده شده اند تا از آب های سردتر و اطراف (به رنگ سیاه) متمایز شوند. پرندگان، دلفین ها و نهنگ های خاکستری همگی در این کلیپ دیده می شوند.