Skip to main content

RATE: Respiratory Acoustics To estimate Energy in wild cetaceans

Article Category

Article available in the folowing languages:

Rzetelne pomiary oddechu dzikich delfinów

Walenie, do których rodziny należą między innymi delfiny, odgrywają niezwykle ważną rolę w ekosystemie morskim ze względu na ich pozycję w łańcuchu pokarmowym – są bowiem największymi drapieżnikami. W związku z tym konieczne jest także określanie wpływu ich ról poprzez pomiar zużycia energii w środowisku naturalnym, jednak w przypadku tak bardzo ruchliwych zwierząt zdecydowanie łatwiej jest o tym mówić, niż zrobić to w praktyce.

Żywność i zasoby naturalne
Badania podstawowe

Obecnie wykorzystywane techniki pozwalające na szacowanie zużycia energii przez swobodnie pływające delfiny umożliwiają uzyskanie jedynie bardzo niedokładnych danych, w niektórych przypadkach przeszacowanych nawet o ponad 200 %. Ponadto zgromadzone dane na temat zużycia energii są przedstawiane w zbyt długich okresach czasu, co powoduje, że wykrywanie reakcji zwierząt na określone zdarzenia lub warunki jest niezwykle trudne. Skutkiem tego są problemy w ocenie i szacowaniu wymagań energetycznych waleni, a także braki w wiedzy na temat ich reakcji na czynniki wywołujące stres, takie jak na przykład dźwięki wytwarzane przez człowieka. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu RATE powstały pierwsze rzetelne szacunki dotyczące zużycia energii przez pływające swobodnie oraz kontrolowane walenie dzięki wykorzystaniu technik z zakresu medycyny ludzkiej w celu uzyskania danych na podstawie dźwięków oddychania zwierząt. Badania w ramach projektu przeprowadzono dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-- Curie”. Badanie pracy płuc podczas pływania W środowiskach laboratoryjnych naukowcy są w stanie mierzyć różnorodne parametry dotyczące układu oddechowego, jednak dotychczas nie prowadzono praktycznie żadnych badań objętości oddechowej dziko żyjących zwierząt. Jak twierdzi dr Julie van der Hoop, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”: „Chcieliśmy opracować technikę szacowania ilości powietrza wymienianej przez dzikie delfiny podczas swobodnego pływania”. Celem projektu było powiązanie danych na temat ilości oraz objętości wydychanego powietrza oraz skorelowanie ich z zarejestrowanymi dźwiękami w celu oszacowania objętości oddechowej dzikich delfinów pływających w swoim naturalnym środowisku. „Zastosowanie tej metody pozwala na oszacowanie objętości z dokładnością do 18 %, co stanowi wartość porównywalną z badaniem przeprowadzanym na ludziach, w przypadku którego dokładność wynosi 15 %”, wyjaśnia dr van der Hoop. Aby umożliwić zastosowanie nowatorskiej metody, naukowcy połączyli dwie nowoczesne technologie. Jedną z nich był przepływomierz, nazywany także pneumotachometrem, wykorzystywany zwykle do badania czynności płuc ludzi. Jednym z pierwszych wyzwań, któremu musieli stawić czoła badacze w ramach projektu, było dostosowanie urządzenia do anatomii delfinów. Zwierzęta te potrafią bowiem wydychać powietrze 14 razy szybciej niż ludzie. Druga technologia wykorzystana w ramach projektu to specjalistyczne znaczniki służące do gromadzenia danych, zbierające informacje na temat ruchu oraz nagrywające dźwięki, przytwierdzane do ciał delfinów przy otworze oddechowym za pomocą przyssawek. W ramach projektu udało się wykonać jednoczesne pomiary oddechu oraz uzyskać zapis akustyczny każdego oddechu dzięki umieszczeniu dostosowanego do układu oddechowego delfinów pneumotachometru nad otworem oddechowym delfinów butlonosych w celu rejestrowania objętości oraz rodzajów wydychanych gazów. Cyfrowe znaczniki rejestrujące dźwięk (digital acoustic recording tags, DTAG) nagrywały dźwięk wdechów i wydechów zwierząt. Niespodziewane rezultaty Naukowcy dokonali kalibracji danych, korelując informacje dotyczące przepływów z dźwiękami oddychania delfinów zarejestrowanymi przy pomocy urządzeń i wykorzystali je do analizy pływających na wolności dzikich delfinów przy pomocy znaczników DTAG. Zastosowanie tego podejścia umożliwiło uzyskanie rzetelnych i dokładnych szacunkowych danych dotyczących przepływu powietrza i zużycia energii. Na ich podstawie naukowcy dokonali oceny zmian w warunkach oddechowych w odpowiedzi na określone zdarzenia i zachowania. „Udało nam się przezwyciężyć istniejące ograniczenia, które uniemożliwiały pomiary czynności fizjologicznych związanych z oddychaniem żyjących dziko zwierząt wodnych, a także poprawić rozdzielczość skali szacunków dotyczących metabolizmu z dni do sekund. Nasze rozwiązanie stanowi prawdziwą rewolucję w zakresie pomiarów wykorzystania energii u dzikich ssaków morskich”, wyjaśnia dr van der Hoop. Wyniki badań udowodniły, że objętość oddechowa delfinów zmienia się w zależności od aktywności oraz w czasie, a także że średnia objętość nie jest tak duża, jak zakładano wcześniej. „Uzyskane wyniki poważnie wpłyną na proces szacowania wykorzystania energii przez dzikie walenie, a także na ocenę realnych kosztów ingerencji ludzi oraz ryzyka wystąpienia choroby dekompresyjnej u wielorybów”, dodaje koordynator projektu prof. Madsen. Projekt RATE pokazuje także olbrzymie postępy w nauce od czasów polowań na wieloryby. „Obecnie jesteśmy w stanie mierzyć najważniejsze parametry fizjologiczne tych dzikich zwierząt w nieinwazyjny sposób. Nie musimy już zabijać wielorybów, aby móc je badać”, podsumowuje prof. Madsen.

Słowa kluczowe

RATE, delfiny, energia, waleń, cyfrowe znaczniki rejestrujące dźwięk (DTAG), zużycie energii, pneumotachometr, biologowanie

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania