Nove metode in tehnologije v morski biologiji in varovanju morskih ekosistemov – Morigenos

Nove metode in tehnologije v morski biologiji in varovanju morskih ekosistemov

Raziskovanje morja in oceanov je v veliki meri oteženo, saj gre za okolje, v katerem človek brez posebne opreme ne more preživeti in je zato dolga leta veljalo za nedostopen kraj. Z razvojem tehnologije je tako tudi raziskovanje morja in življenja v njem postalo bolj dostopno, raziskovalcem pa nove tehnologije omogočajo bolj natančne, podrobne in predvsem časovno daljše analize stanja morskih ekosistemov.

V tem prispevku bomo našteli nekaj novejših metod dela in tehnologij, ki znanstvenikom omogoča kakovostnejše pridobivanje podatkov, ki jih lahko uporabljamo za uspešnejše varovanje morskih ekosistemov.

1. OKOLJSKA DNA (eDNA)

Črka “e” je izpeljana iz angleške besede “environment”, ki pomeni okolje.
Vsako živo bitje v svojih celicah nosi genetski zapis v obliki molekule DNA, ki je edinstven za vsakega posameznika in zelo podoben znotraj enake vrste.

Okoljska DNA je tista DNA, ki jo organizmi pustijo v okolju, bodisi z odmrlimi celicami kože, povrhnjice ali skozi razne telesne izločke. Molekule DNA so zato prisotne v vodi ali na morskem dnu. Raziskovalci lahko zato zbirajo vzorce vode in na podlagi prisotnosti DNA molekul v okolju zaznajo prisotnost vrst, ki so sicer težko opazne ali zelo redke.

S pomočjo razvoja tehnologij, ki nam omogočajo sekvenciranje DNA (določanje baznih parov, odsekov in genov) in bioinformatičnimi orodji, lahko na podlagi DNA natančneje in bolj zanesljivo določamo vrste, od mikroskopskega planktona do velikih morskih sesalcev.

Vzorčenje in analiza okoljskega DNA nam omogoča boljše spremljanje stanja ogroženih vrst, zaznavo tujerodnih invazivnih vrst in raziskave v okoljih, ki so odročna in zato težko dostopna.

2. AVTONOMNA PODVODNA VOZILA (AUV)

Avtonomna podvodna vozila (ang. Autonomic Underwater Vehicles) so popolnoma samostojne robotske naprave, ki lahko samostojno zbirajo podatke pod vodo, brez posredovanja človeka.

Navadno so te naprave opremljene z zelo občutljivimi senzorji in kamerami, kar omogoča raziskovanje okolja, ki sicer človeku ni dostopno bodisi zaradi velikih globin ali drugih nevarnosti.

AUV se uporabljajo za dolgoročne raziskave in spremljanje stanja okolja, popisovanje in ugotavljanje biotske raznolikosti, raziskovanje globokomorskih življenjskih okolij ter spremljanje stanja koralnih grebenov.

3. SATELITSKO DALJINSKO ZAZNAVANJE

Sateliti so lahko naravna telesa (kot na primer Luna) ali umetni objekti, ki krožijo okoli nebesnega telesa, v tem primeru okoli Zemlje. Njihove naloge so številne, med drugim vključujejo navigacijo, spremljanje vremena, vojaške namene in raziskovanje. V okviru raziskovanja oceanov sateliti omogočajo spremljanje ključnih okoljskih dejavnikov, kot so temperatura, koncentracija klorofila in morske tokove, in to na zelo širokih območjih, ki jih s terenskimi opazovanji ni mogoče pokriti.

Sodobni sateliti omogočajo pridobivanje zelo natančnih posnetkov z visoko resolucijo ter zbiranje podatkov o temperaturi, vsebnosti klorofila in slanosti v realnem času, brez večjih zamikov.

Ti okoljski dejavniki so ključni kazalci zdravja morskih ekosistemov in biotske raznolikosti. Dolgoročno spremljanje teh podatkov je zato zelo pomembno, saj omogoča sledenje spremembam, kot so zakisanje morja, beljenje koral in spremembe v selitvenih vzorcih morskih organizmov.

4. MORSKO AKUSTIČNO SPREMLJANJE

Za spremljanje različnih zvokov v morju raziskovalci uporabljajo t. i. hidrofon (podvodni mikrofon). Različni morski organizmi, kot so morski sesalci in nekatere ribe proizvajajo zvok, s katerimi bodisi komunicirajo, se orientirajo ali iščejo vire hrane. Takšne zvoke lahko raziskovalci posnamejo in jih kasneje analizirajo z namenom ugotavljanja življenjskih navad in stanja populacije določene vrste organizmov ter ali je neka določena vrsta prisotna v nekem okolju.

Nove tehnologije omogočajo, da raziskovalci snemajo raznolika oglašanja organizmov na velikih območjih, celo brez prisotnosti človeka samega. S pomočjo zvočnih posnetkov lahko tako preučujemo.

5. ROBOTSKE RIBE IN LETALNIKI (T. I. DRONI)

Roboti, ki so jih navdihnili živi organizmi, kot so na primer ribe in droni so v znanosti pogost pripomoček za raziskovanje raznolikih morskih okolij. Ta orodja so zasnovana tako, da posnemajo gibanje in obnašanje morskih organizmov, kar raziskovalcem omogoča zbiranje podatkov, ne da bi motili naravno vedenje živali. To je še posebej pomembno, kadar je človeška prisotnost lahko moteča, saj roboti omogočajo raziskovanje brez neposrednega stika z okoljem.

Na primer, sodobna tehnologija je omogočila razvoj robotskih rib, ki lahko brez težav plavajo skozi goste kelpe ali koralne grebene, ne da bi motile naravne procese v ekosistemu.

6. UMETNA INTELIGENCA IN OBDELAVA PODATKOV

Del naravoslovnega raziskovanja poleg zbiranja podatkov vključuje tudi njihovo obdelavo. Ko raziskave trajajo daljše časovno obdobje, se nabere ogromna količina podatkov. Novejše tehnologije, ki podpirajo uporabo umetne inteligence, znanstvenikom omogočajo hitrejšo, natančnejšo in manj časovno potratno obdelavo teh podatkov. Ti podatki so pridobljeni z različnimi merilniki, kot so kamere, podvodni senzorji, pasti in drugi pripomočki.
Umetna inteligenca lahko prepozna slike ali zvočne posnetke ter oceni biotsko raznolikost glede na okoljske dejavnike. Poleg tega jo lahko uporabimo tudi za napovedovanje prihodnjih dogodkov, temelječ na že zbranih podatkih in trenutnih okoljskih pogojih.

7. BIOTELEMETRIJA IN SPREMLJANJE ŽIVALI

Biotelemeterija vključuje uporabo oznak in senzorjev za sledenje gibanju, vedenju in zdravju morskih živali v realnem času. Te naprave lahko pritrdimo na vrste, kot so ribe, morske želve in morske sesalce.

Novi oznaki in oddajniki so manjši, bolj vzdržljivi in sposobni prenašati podatke na daljše razdalje. Nekateri naprave lahko merijo tudi okoljske parametre, kot so temperatura in tlak, kar omogoča vpogled v to, kako se živali odzivajo na svojo okolico.

Te tehnologije se uporabljajo za preučevanje migracijskih vzorcev, uporabe habitatov, hranilnih vedenj in odzivov na okoljske povzročitelje stresa, kot sta spremembe temperature ali onesnaževala.

8. 3D VIRTUALNA RESNIČNOST IN KARTOGRAFIJA

Napredne tehnologije za zajemanje slik, kot sta 3D fotogrametrija in LiDAR (Light Detection and Ranging), se uporabljajo za ustvarjanje podrobnih tridimenzionalnih zemljevidov morskih ekosistemov.

Zdaj lahko ustvarimo visokoločljive 3D modele koralnih grebenov, morskega dna in drugih ekosistemov, kar omogoča raziskovalcem, da vizualizirajo spremembe skozi čas in predvidevajo učinke okoljskih sprememb, kot sta zakisanje oceanov ali podnebne spremembe.

Te tehnologije pa lahko uporabljajo tudi za virtualne oglede grebenov, projekte obnove habitatov in spremljanje biotske raznovrstnost in so bile nedavno uporabljene tudi za analizo vedenja morskih sesalcev.

9. OBČANSKA ZNANOST

S pojmom “občanska znanost” označujemo tista raziskovanja, ki vključujejo širšo javnost. Pobude državljanske znanosti, kjer javnost pomaga pri zbiranju podatkov, postajajo vse bolj izpopolnjene. Aplikacije, spletne platforme in orodja za množično zbiranje podatkov omogočajo ljudem, da poročajo o opažanjih morskih vrst, spremljajo oceanske razmere ali prispevajo k obsežnim raziskavam biotske raznovrstnosti.

Digitalna orodja in mobilne aplikacije so olajšala sodelovanje nestrokovnjakov pri zbiranju podatkov. Sistemi, podprti z umetno inteligenco, pomagajo preveriti točnost zbranih podatkov in zagotavljajo njihovo uporabnost.

Državljanska znanost se uporablja za spremljanje morske biotske raznovrstnosti na velikih območjih, vključevanje javnosti v prizadevanja za ohranjanje narave ter zbiranje podatkov v oddaljenih ali zanemarjenih pokrajinah.

10. ZMANJŠANJE PRILOVA

Beseda “prilov” se nanaša na morske živali, ki se po nesreči ujamejo v ribolovne naprave. Prilov spada med glavne grožnje morski biodiverziteti, zato si znanstveniki prizadevajo k zmanjšanju le tega z iskanjem raznolikih rešitev vključujoč prilagajanje ribolovnih orodjih tako, da se vanj ujamejo le vrste, ki jih načrtno lovimo.

Nekatere nove tehnologije za zmanjšanje neželenega ulova vključujejo osvetlitev mrež in akustične odganjalce. Novi pristopi vključujejo izkoriščanje drugih senzoričnih sposobnosti (npr. kemoreceptorjev in elektrosenzorjev) ciljnih in ne ciljnih vrst.

Potreba po zmanjšanju prilova narašča skupaj s povpraševanjem potrošnikov v ribolovni industriji. Orodja za zmanjšanje prilova se izvajajo po vsem svetu z različnimi stopnjami uspešnosti, hkrati pa se še vedno razvijajo nove tehnologije.

Te napredne tehnologije omogočajo raziskovalcem, da morske biotske raznovrstnosti preučujejo na nove in vznemirljive načine, kar pomaga zapolniti vrzeli v znanju in bolje razumeti zapletenost morskih ekosistemov. Ker tehnologija še naprej napreduje, se bodo sposobnosti spremljanja in ohranjanja morske biotske raznovrstnosti le še izboljšale, kar bo odprlo nove priložnosti za trajnostno upravljanje in zaščito oceanov.