Мұхит ағзаларын зерттеу үшін жаңа оптикалық сенсор жүйесі
EcoSCOPE
ecoSCOPE: теңіздегі шағын ағзалардың мінез-құлқы мен таралуын зерттейтін оптикалық сенсор жүйесі. Шабақтарды жақыннан (4 см) бақылауға мүмкіндік береді, алдын-ала зерттеулерге кедерілмейді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
ecoSCOPE – мұхиттағы шағын организмдердің мінез-құлқын және микротаралуын зерттеу үшін шағын қашықтан басқарылатын су асты аппараты (ROV) немесе оптикалық талшықты кабельден орналастырылатын оптикалық сенсор жүйесі.
The ecoSCOPE is an optical sensor system, deployed from a small remotely operated vehicle (ROV) or fibre optic cable, to investigate behavior and microdistribution of small organisms in the ocean.
Қатысу
ROV өте кішкентай және тыныш болса да, балық жейтін балыққа 40 см-ден жақын жақындау мүмкін емес. ecoSCOPE жем жеп жатқан балықты тек 4 см қашықтықтан бақылауға мүмкіндік береді. 40 см-ден балықтың алдындағы жем (копеподтар) фитопланктон мен микробөлшектердің жарықты бұруынан, балықтар тіршілік ететін өнімді суларда көрінбейді. ecoSCOPE-пен жыртқыштар табиғи жарықпен, ал жемдер екінші эндоскоп арқылы жарық сәулесімен жарықтандырылады (2 мс, 700 нм-де 100% салыстырмалы қарқындылық, 690 нм-де 53%, 680 нм-де 22%, 660 нм-де 4%, 642 нм-де 0%). Қауіпсіздік аймағына енген ескеретін балықтардың ұзын, жұқа мұрнын имитациялап, ұшы 11 мм диаметрлі эндоскоп қолданылады. Эндоскоптың фонға қарағандағы жарқырауының контрастын азайту үшін маскировкаланған: үстіңгі бөлігі қара, ал бүйірлері күміс түсті. Сонымен қатар, ROV-тің алдыңғы жағы айнамен жабылған, ол табиғи көрініске ұқсайтын жарық градиентін көрсетеді және құралдың корпусын жануарлар үшін дерлік көрінбейтін етеді. Екінші сенсор басқа копеподтарды, фитопланктонды және бөлшектерді өте жоғары үлкейтумен бейнелейді. Бұл кішкентай "оптикалық зондтардың" тағы бір артықшылығы – өлшеу көлеміндегі ағымның минималды бұзылуы, бұл микротурбуленттілік пен қисайтуды аз бұзған зерттеулерге мүмкіндік береді. Атлантикалық сельдь туралы мақалада тағы бір бейне көруге болады. Сондай-ақ, ластанған сағадағы бөлшектердің динамикасын өлшеу үшін ecoSCOPE қолданылды: Particle (экология) суретін қараңыз, тағы біреуі жас шыны тұмсықтың бағдарлау қабілетін пайдаланатын су асты қоршаған ортаны мониторингтеу жүйесі ретінде.
Although an ROV may be very small and quiet, it is impossible to approach feeding herring closer than 40 cm. The ecoSCOPE allows observation of feeding herring from a distance of only 4 cm. From 40 cm, the herrings' prey (copepods) in front of the herring are invisible due to the deflection of light by phytoplankton and microparticles in highly productive waters where herring live. With the ecoSCOPE, the predators are illuminated by natural light, the prey by a light sheet, projected via a second endoscope from strobed LEDs (2 ms, 100% relative intensity at 700 nm, 53% at 690 nm, 22% at 680 nm, 4% at 660 nm, 0% at 642 nm). By imitating the long, thin snout of the garfish protruding into the security sphere of the alert herrings, an endoscope with a tip diameter of 11 mm is used. The endoscope is camouflaged to reduce the brightness contrast against the background: the top is black and the sides are silvery. Additionally, the front of the ROV is covered by a mirror, reflecting a light gradient resembling the natural scene and making the instrument body virtually invisible to the animals. A second sensor images other copepods, phytoplankton and particles at very high magnification. Another advantage of these small "optical probes" is the minimal disruption of the current field in the measuring volume, allowing for less disturbed surveys of microturbulence and shear. Another video can be seen in the article for Atlantic herring. An ecoSCOPE was also deployed to measure the dynamics of particles in a polluted estuary: see image on Particle (ecology), another as an underwater environmental monitoring system, utilizing the orientation capacity of juvenile glasseel.
Сипаттамалар
ecoSCOPE – "Океан онлайн биосенсорлары" жаңа басталмасының нәтижесі: IT сенсорлық жүйесі мен мұхит организмдерінің сезімталдық қабілеттерін үйлестіру. Оң жақтағы суретте орталық бөлім бейнеленген. Төрт бұрышында кішкентай тесіктер бар, олар арқылы әртүрлі көздерден су кіреді (осы жағдайда Нью-Джерсидегі өзендер мен арналар). Су кішкентай лабиринт арқылы өтіп, орталық камерада араласады. Одан ортадағы кішкентай түтікше арқылы шығады. Шағын бақалар осы түтікше арқылы ағысқа қарай қозғалады. Ортасында бақалардың кіреберісі орналасқан. Олар судың әртүрлі сапасын тексеріп, содан кейін бұрышқа қарай жүзіп шығады. Көптеген ғалымдардың пікірінше, бақалардың сезім мүшесі планетадағы ең дамыған мүше. Олар 19 триллионнан бір бөлігін сезіне алады. Бұл Американың Ұлы көлдеріндегі бір стақан спирттің концентрациясына тең. Бақалар үшін сезімдік әсерлер, біз көретін түстердей алуан түрлі болуы мүмкін. Жүйе су астында орналасқан, ал цифрлық камера шығу тесіктерін бақылайды. DynIMAGE бағдарламалық қамтамасы шығу тесіктері бойынша қабылданған шешімдердің жиілігін мониторингтейді. Бір күніне жүздеген мың шағын бақа жүйе арқылы өтеді. Төменгі сол жақ бұрыштағы үш шығу тесігі ластанған су көздерінен (олардың бірі – ауыз су қоймасы) су алады. EcoSCOPE жүйелері Еуропа мен АҚШ-та судың ластануын және оның балықтар мен планктон мінез-құлқына тигізетін әсерін қадағалап келеді. Болашақта ecoSCOPE жүйелерін Нью-Йорк қаласының жанындағы LEO жобасы аясында, үнемі онлайн режимінде, көпшілікке ашық түрде орналастыру жоспарлануда. Сондай-ақ, әртүрлі сападағы ауыз су және балықтан алынған судың ерітінділерімен де сынақтар жүргізілді.
The ecoSCOPE is a product of the new initiative of "Ocean Online Biosensors": a synthesis of IT sensoric and the sensing capability of ocean organisms. Depicted in the image on the right is the central unit. On all four corners are small entrances, through which water from different sources enters (in this case, rivers and creeks in New Jersey). It flows through a small labyrinth and mixes in the central chamber. It exits through a small tube in the middle. The glasseels migrate through this small tube heading into the current. In the middle is the entrance for the eels. They test the different water qualities and migrate toward the corner, where they exit. It is the opinion of many scientists that eels have developed the finest nose on the planet. They can sense concentrations of one part in 19 trillion. This is the same concentration as one glass of alcohol in the waters of all America's Great Lakes. For the eels the sensory impressions are probably as diverse as the colors visible for us. The system is submerged, and a digital camera observes the exits. The dynIMAGE software monitors the frequency of decisions per exit. Many thousand of glasseels pass through the system on a single day. The three exits in the left lower corner carry water from polluted sources (one is a drinking water reservoir). EcoSCOPE systems have already been tracking water pollution and its effect on fish and plankton behavior in Europe and the United States). For the future it is anticipated to deploy ecoSCOPEs continuously online, within the project LEO Projekt off New York City, visible for the public. Tests have also been performed with different qualities of drinking water and with solutions of runoff juice from different samples of fish.