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《利用水下机器人在夜间监视浮游动物》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： mall
  • 发布时间：2018-01-25

  • 浮游动物是海洋食物链的基础。这些微小的生物为鱼类、海鸟和其他海洋哺乳动物提供食物和能量。而浮游动物以光合浮游植物为食。但是在冬季的北冰洋，几乎没有任何光线。尽管如此，科学家仍然观察到浮游动物从深海迁移到海洋表面，尽管这种现象很难捕捉到。此外，目前使用的大多数科考船能产生光污染或人造光，这将改变浮游动物的自然行为。基于此现状，Hanumant Singh教授发明了像“Jetyak”一样的机器人协助科研。“Jetyak”是一种自动驾驶的“汽车”，外形像皮艇。目前，超过12个类似“Jetyaks ”的机器人服务于世界各地的研究人员，用于监视浮游动物的项目。近期，挪威科学家设计了一个新型机器人，其能帮助研究人员描述在北极极夜浮游动物迁徙的能力。该研究发表在《Science Advances》杂志上。

    了解浮游动物对光线变化的反应是一个很重要的研究领域，特别是当气候变化导致海洋冰层减少的时候。研究人员称，大多数浮游动物会在夜间于海洋表层觅食，然后在早晨阳光出现的时候潜入到深处，很难被观测到。这个过程是在世界上所有海洋和湖泊中的浮游动物生活特征，被称为“同步迁移”。而要深入理解“同步迁移”的含义，就必须使用更多的机器人。研究人员称，机器人已经成为推进研究的一种方式。它的作用广泛，任何涉海研究都能用到。比如可利用它们来调查珊瑚礁，寻找深海热液喷口，研究北极的冰层等等。

  • 原文来源：https://www.wirelessdesignmag.com/news/2018/01/scientists-use-underwater-robot-spy-zooplankton-night
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  • 《利用水下机器人跟踪和监视微生物群落》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2021-01-30
    • 美国夏威夷大学（University of Hawaii at Mānoa，UH Mānoa）、伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution，WHOI）以及蒙特里杰克海湾水族馆研究学会（Monterey Bay Aquarium Research Institute，MBARI）的研究人员经过多年的开发测试，成功证实自主式水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）可以跟踪和研究某个远洋涡流移动的微生物群落。这项研究成果于2021年1月13日发表在《科学机器人》（Science Robotics）期刊上。 海洋微生物是全球气候系统中必不可少的角色，它们生产了全世界约一半的氧气，同时清除了二氧化碳，形成了海洋食物网的基础。远洋涡流直径可达100公里，持续数月。当这些旋涡在北半球逆时针旋转，将营养丰富的水从深处带到海面时，促进浮游植物生长。许多海洋微生物生活在开放的海域，称为深度叶绿素最大值（Deep Chlorophyll Maximum，DCM）。在这一海洋层中，来自上方的光线和来自下方的营养物质汇聚在一起，为浮游植物创造了理想的生存环境。 MBARI的高级机械工程师Brett Hobson认为，目前面临的最大挑战是找到一种可以让人类和机器人彼此通信的方法，跟踪DCM并对其进行取样。DCM的位置可以在短短几小时内垂直移动30米，这种时间和空间上的变化则需要一种可以嵌入DCM及其周围、并在其漂流时跟踪微生物群落的设备。 2018年3-4月，研究人员利用卫星成像定位夏威夷群岛以北的一个涡旋。他们部署了一个由三个水下机器人组成的高科技团队——两个远程自主水下航行器（LRAUVs）和一个波浪滑翔机水面航行器。第一架LRAUV（Aku号）充当了主要采样机器人，用于定位、跟踪和取样DCM，机载的第三代环境样品处理器（3G ESP）过滤并保存海水样品，使研究人员能够捕捉到一系列生物体遗传物质和蛋白质。第二架LRAUV（Opah号）通过声学跟踪Aku号，并在其周围垂直盘旋，以收集有关DCM周围环境的关键信息。Aku和Opah号携带了一套传感器来测量温度、盐度、深度、溶解氧浓度、叶绿素浓度、光学后向散射和光合有效辐射。Aku号每次作业时长可达几天，而Opah号每隔几小时就浮出水面，通过卫星将信息传回给船上的科学家。波浪滑翔机水面航行器（Mola号）也通过声纳跟踪Aku号，并与船上的科学家保持通讯。 这些机器人船队现在也被用于监测其他对海洋健康的关键干扰因素，如有害的海藻繁殖和石油泄漏。由于气候变化、污染和过度捕捞等人类活动，海洋正在经历快速变化，这项技术有潜力改变我们理解和预测海洋健康的能力。 （刘思青 编译）
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  • 《首次利用水下机器人拍摄苏格兰西海岸的鲨鱼活动》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2019-09-19
    • 一种名为REMUS SharkCam的自主式水下潜器（AUV）首次在英国被用于观察苏格兰西海岸内赫布里底群岛（Inner Hebrides）的鲨鱼行为。 这项开创性的技术由伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）海洋系统实验室设计和开发，旨在揭示世界第二大鱼类的秘密生活。研究小组希望AUV拍摄的图像能助力创建世界上第一个姥鲨保护区。 SharkCam可收集鲨鱼的高清广角视频以及高质量的海洋学数据（如海水温度、盐度、测深和生物生产力），这些数据显示出鲨鱼与海底的距离。在科尔和蒂里（Coll and Tiree）海岸收集的录像资料显示，鲨鱼为寻找食物穿过水柱、在水面附近觅食并在海底附近游动。 研究人员希望通过进一步分析，揭示更多姥鲨的水下行为、社会互动、群体行为和求爱行为。SharkCam首席研究员、WHOI研究工程师Amy Kukulya说：“借助这项突破性的技术，我们能够潜入海洋，回答关键物种的问题并发现新问题。” 今年7月，该项目在赫布里底斯海洋保护区实施。海洋保护区（MPA）是用于保护海洋生态系统、生境和物种的特定区域。利用REMUS SharkCam 技术收集的录像将帮助支持和促进姥鲨保护工作，通过展示姥鲨活动区域对于物种生命周期的重要性，增加 MPA 特点案例的重要性，并提供可能有助于保护姥鲨及其栖息地的措施。 这项技术设计之初是为了跟踪大白鲨，现在已被改造为跟踪海龟、小鲨鱼和姥鲨。SharkCam可根据放置在鲨鱼上的标签，预测鲨鱼游向，并在安全距离内进行跟踪。SharkCam的标签装有通信系统，允许研究人员将标签从鲨鱼脊背脱离后再收集，以获取更多有关鲨鱼行为的数据。 该项目由WHOI、世界自然基金会（WWF）、天海救援组织（Sky Ocean Rescue）、苏格兰自然遗产组织（SNH）和埃克塞特大学资助，由海洋世界和布希花园保护基金（Sea World & Busch Gardens Conservation Fund）和海德罗伊德公司（Hydroid Inc.）提供支持。 （刘雪雁 编译） 图片源自网络
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