Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Oceany stanowią zdecydowaną większość naszej planety i nie sposób przecenić ich znaczenia. Nie tylko naukowego: oceany to przecież i transport, i źródło pożywienia, i źródło bogactw naturalnych, wielki regulator klimatu, są ważne dla ekonomii, zdrowia, ekologii, wojskowości. Mimo to wciąż są bardzo słabo poznane, nawet pomijając największe, niedostępne dla nas głębie, mapy oceaniczne są daleko mniej doskonałe od lądowych, a potrzebujemy nadto dokładnego rozeznania w przebiegu prądów morskich, ilości i dystrybucji morskich organizmów.

Od dawna główną, a w zasadzie jedyną metodą badania oceanów jest echolokacja przy pomocy dźwięków - odpowiednik radaru na lądzie. W wodzie fale akustyczne rozchodzą się bardzo szybko, a analiza ich odbicia i rozproszenia pozwala na mapowanie dna morskiego, lokalizowania ławic ryb i dużych organizmów. Jednak interpretacja takich danych jest bardzo trudna, jak bowiem rozpoznać, co konkretnie zlokalizował sonar? Jak zwiększyć szczegółowość danych do pożądanego poziomu?

Tim Stanton i Andone Lavery z Woods Hole Oceanographic Institution uważają, że są na drodze do rozwiązania tych problemów. Skok w jakości badań oceanograficznych, jaki ma się dokonać dzięki ich innowacjom, porównują do różnicy między starą, czarno-białą telewizją, a nowoczesnym, kolorowym obrazem w HD. Tak doskonały obraz mają dać skonstruowane przez nich systemy akustycznej lokalizacji.

W czym kryje się sekret? Dotychczasowe sonary używały jedynie jednej, dwóch, czasem kilku częstotliwości. Obraz uzyskiwany dzięki nim był mało szczegółowy i podatny na przekłamana i omyłki interpretacyjne. Opracowany we współpracy z firmą EdgeTech nowy system jest systemem szerokopasmowym - celem jest użycie jak najpełniejszego spektrum fal dźwiękowych. Każdy obiekt inaczej odbija i rozprasza każdą ze składowych fali akustycznej. Analiza i interpretacja tak bogatych danych wymaga wielu eksperymentów i symulacji oraz zaawansowanej obróbki komputerowej. Pierwsze próby, przeprowadzone w pobliżu amerykańskiej miejscowości Cape Cod w stanie Massachusetts, dały bardzo dobre rezultaty.

Dalszy rozwój nowej koncepcji echolokalizacji pozwoli między innymi na dokładne śledzenie wędrówek morskich organizmów, oszacowanie ilości ryb na badanych obszarach, a nawet na badanie zooplanktonu, którego namierzanie, ze względu na mały rozmiar tworzących go żyjątek, jest bardzo trudne. Już sama możliwość dokładnego poznania pogłowia i rozmiaru ryb stanowić będzie wielkie osiągnięcie morskiej ekonomii i rybołówstwa. A dochodzi jeszcze możliwość dokładnego zbadania dna morskiego, prądów oceanicznych i przeprowadzenia wielu badań i analiz naukowych. W kolejce do nowych zastosowań czekają więc naukowcy, menedżerowie, ekonomiści, rybacy, ekolodzy, wreszcie wojskowi.

Sami autorzy projektu przyznają, że nie stworzyli niczego naprawdę nowego. Ich rewolucja to po prostu połączenie w nową całość istniejących i dostępnych już technologii. Dlatego nawet prototypowe urządzania w wykorzystanych pierwszych badaniach to zmodyfikowany komercyjny sprzęt firmy EdgeTech, która współpracowała z inżynierami. Dzięki temu nowe szerokopasmowe systemy akustyczne będą mogły być masowo montowane i używane. Stanton podsumowuje dwadzieścia lat badań, bo tyle zajęło opracowanie i wdrożenie tej koncepcji: odwaliliśmy podstawową część pracy, a przed nami kolejne kamienie milowe.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od dawna wiadomo, że niektóre wale dziobogłowe, druga najliczniejsza rodzina waleni, a jednocześnie najsłabiej poznana, po wystawieniu na działanie sonaru okrętowego, wypływają na brzeg i umierają w męczarniach. Teraz dowiedzieliśmy się dlaczego, tak się dzieje. Okazuje się, że sonar wywołuje u tych wielkich ssaków chorobę dekompresyjną.
      Wale dziobogłowe mogą nurkować na głębokość ponad 1000 metrów i pozostawać pod wodą przez ponad godzinę. Ich tętno spada, spowalnia przepływ krwi, organizm nastawiony jest na oszczędzanie tlenu. Jednak ci świetni nurkowie mogą zginąć, jeśli trafią na sygnał z sonaru. Doznają wówczas stresu i szybko odpływają od źródła dźwięku. Zmieniają wówczas wzorzec nurkowania. Zaczynają poruszać się tak gwałtownie, że pojawia się choroba dekompresyjna, wyjaśnia Yara Bernaldo de Quiros, badaczka z Instytutu Zdrowia Zwierząt na Uniwersytecie w Las Palmas na Wyspach Kanaryjskich.
      Okazuje się, że dla wali szczególnie szkodliwy jest aktywny sonar pracujący na średnich częstotliwościach (MFAS). Opracowano go w latach 50. i wkrótce wszedł do powszechnego użycia. Jest wykorzystywany do wykrywania okrętów podwodnych. Używają go kraje NATO. Już w latach 60. zaczęto odnotowywać, szczególnie na Morzu Śródziemnym, wypływanie wali na plaże. Pomiędzy rokiem 1960 a 2004 zanotowano 121 takich nietypowych zachowań, z czego co najmniej 40 było powiązane w aktywnością okrętów patrolowych.
      Zachowanie zwierząt było nietypowe pod tym względem, że nie dotyczyło to ani starych, ani chorych wali, nie były to też zachowania masowe. Za każdym razem na plażach znajdowano kilka do kilkunastu zwierząt, które wypływały dzień lub dwa po działalności okrętów, a znajdowano je w odległości nie większej niż kilkadziesiąt kilometrów od miejsc, gdzie uruchamiano sonary. Najbardziej śmiercionośny epizod miał miejsce w 2002 roku, kiedy to w ciągu 36 godzin od rozpoczęcia ćwiczeń NATO na brzegi Wysp Kanaryjskich wypłynęło 14 zwierząt. Badający je specjaliści stwierdzili, że zwierzęta nie były chore, nie uległy żadnemu wypadkowi, miały normalną wagę ciała, brak było śladów uszkodzeń skóry czy infekcji. Jednak autopsje wykazały oznaki choroby dekompresyjnej. We krwi zwierząt znaleziono bąble azotu, stwierdzono też krwawienie do mózgu, uszkodzenia wielu innych organów, w tym rdzenia kręgowego.
      W 2003 roku w Nature ukazał się artykuł, którego autorzy stwierdzili możliwy związek pomiędzy użyciem sonarów a tym, co spotkało wale. W 2004 roku Hiszpania zakazała podobnych ćwiczeń w pobliżu Wysp Kanaryjskich. Do tamtej pory Wyspy Kanaryjskie były tym miejscem, gdzie dochodziło do największej liczby nietypowych wypłynięć na plażę. Od czasu wprowadzenia zakazu żadne takie wydarzenie nie miało miejsce, mówi Bernalde de Quiros.
      Badacze wzywają do ustanowienia podobnych zakazów w miejscach, o których wiadomo, że gromadzą się tam wale dziobogłowe.
      Zwierzętom najbardziej zagraża sonar pracujący na częstotliwości około 5 kHz, a najbardziej narażonym gatunkiem są wale Cuviera.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szybki rozwój gospodarczy Chin nie idzie w parze z równie szybkim rozwojem technologicznym. Przynajmniej nie we wszystkich dziedzinach. Amerykańscy wojskowi zdobyli ostatnio dane wskazujące, że produkowane przez Chiny okręty podwodne są bardziej prymitywne, niż przypuszczano.
      Ostatnie dwa lata przyniosły Amerykanom jednocześnie złe i dobre wieści. Z jednej strony Chiny znacznie zwiększyły aktywność swoich sił morskich. Jeszcze w 2005 roku żadna z chińskich łodzi podwodnych nie wyszła na patrol. Cała podmorska flota stała w portach z powodu ciągłych awarii oraz braku przeszkolonych załóg. W roku 2007 odbyło się zaledwie kilka rejsów.
      Brak rejsów powodował, że dla amerykańskich analityków chińskie okręty podwodne stanowiły zagadkę. Nie można było bowiem ich obserwować, a w szczególności nieznane były charakterystyki ich napędów. Amerykanie ostrożnie przewidywali, że chińska technologia budowy okrętów podwodnych jest o około 10 lat bardziej zacofana niż szczytowe osiągnięcia rosyjskich inżynierów. A to dawałoby Amerykanom około 20 lat przewagi technologicznej.
      Ostatnio Chiny znacząco zwiększyły swoje zaangażowanie na Pacyfiku, wzrosła liczba patroli łodzi podwodnych, co pozwoliło US Navy na śledzenie jednostek Państwa Środka. Amerykańscy analitycy ze zdumieniem odkryli, że chińskie łodzie podwodne można wykryć za pomocą sonaru z odległości nawet 40 kilometrów. Są zatem znacznie głośniejsze niż sądzono.
      W czasach zimnej wojny Amerykanie ustawiali swoje okręty podwodne w linii, w odległości 40 kilometrów od siebie i zyskiwali w ten sposób gwarancję, że żaden radziecki okręt podwodny nie przemknie się niezauważony. Taktykę tę zarzucono, gdy Rosjanie ulepszyli swoje łodzie podwodne. Teraz okazuje się, że będzie ona skuteczna w odniesieniu do chińskiej floty.
      Dla Amerykanów to dobra wiadomość, gdyż daje im pewność, że w razie konfliktu z Chinami US Navy będzie mogła obronić terytorium USA przed chińską flotą i przetrzeć sobie drogę do wybrzeży Państwa Środka. Tym bardziej, że ostatnimi czasy w Chinach doszło do spowolnienia budowy okrętów podwodnych, a w USA aż o połowę skrócono czas potrzebny na zwodowanie takiej jednostki.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowe studium biologów z University of St Andrews pokazuje, że podobnie jak ludzie, ssaki morskie cierpią na chorobę dekompresyjną.
      Dotąd nie było wśród specjalistów zgody w kwestii, czy walenie mogą cierpieć na chorobę dekompresyjną i ewentualnie na ile jest ona dla nich groźna, jednak w swoim najnowszym raporcie Szkoci zademonstrowali dowody na tworzenie się pęcherzyków azotu w tkankach i płynach ustrojowych leżących na plaży waleni oraz fok. Problemem jest nadmierny hałas, np. powodowany przez sonary wojskowe, ponieważ może wywoływać u ssaków morskich dezorientację, zaburzając działanie naturalnych mechanizmów obronnych.
      Niestety, nie istnieje jeszcze technologia, która pozwalałaby zmierzyć, co dzieje się w kategoriach fizjologicznych w organizmie wolno żyjącego walenia, schodzącego na głębokość ponad 1000 metrów. Przegląd ostatnich prac dot. fizjologii nurkowania morskich ssaków sprawił jednak, że doszliśmy do wniosku, że potencjalnie mogą one cierpieć na chorobę dekompresyjną w taki sam sposób jak ludzie - przekonuje dr Sascha Hooker.
      Analizy przeprowadzał zespół złożony z ekspertów w różnych dziedzinach. Znaleźli się w nim lekarze specjalizujący się w ludzkiej medycynie nurkowania, patolog weterynaryjny, a także naukowcy zajmujący się anatomią porównawczą, fizjologią, ekologią i zachowaniem.
      Hooker i współpracownicy z Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) skupili się na ostrych i przewlekłych przypadkach, śledząc tworzenie się pęcherzyków gazu w narządach wali dziobogłowych, które wypłynęły na plażę zmylone sonarami, w nerkach i okolicach wątroby delfinów masowo zbaczających na plaże oraz w tkankach delfinów i fok złapanych przez przypadek w sieci rybackie.
      Badając mechanizmy zapobiegające urazom związanym z nurkowaniem u ssaków morskich, Hooker i inni stwierdzili, że są one bardziej zmienne, niż się nam dotąd wydawało. Nasze odkrycia zmieniają sposób myślenia o sposobie radzenia sobie przez ssaki ze zmianami ciśnienia podczas nurkowania. Podręczniki mówią nam, że foki i walenie mogą tolerować duże zanurzenia i szybkie wynurzenia bez obciążenia azotem, które prowadzi do choroby dekompresyjnej. My sugerujemy, że nie jest tak w odniesieniu do wszystkich gatunków i że [niektóre] mogą uzależniać zarządzanie azotem od innych wymogów fizjologicznych, takich jak zapotrzebowanie na tlen lub potrzeba podtrzymania krążenia, by się rozgrzać. Martwimy się, że te naturalnie wyewoluowane mechanizmy mogą nie wytrzymać presji ze strony ludzi. Oczywiste zagrożenia, takie jak nagły hałas, wymuszają bowiem [natychmiastową] reakcję, zmieniając trajektorię nurkowania albo uruchamiając odpowiedź walcz lub uciekaj. Dochodzi wtedy do przeciążenia mechanizmów obronnych i rzadka w zwykłych warunkach choroba dekompresyjna staje się czymś realnym.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niektóre nietoperze mają o wiele większą kontrolę nad echolokacją niż wcześniej sądzono. Badania nad rudawką nilową (Rousettus aegyptiacus) wykazały, że ssaki te mogą m.in. manipulować szerokością wiązki dźwięków. Naukowcy porównują to do dostosowywania przez ludzi wielkości okienka uwagi.
      Rudawki nilowe żyją w złożonych i zróżnicowanych środowiskach: chronią się w jaskiniach, a ponieważ żywią się owocami, muszą się jakoś poruszać wśród gałęzi drzew. W ramach eksperymentu zespół Nachuma Ulanovsky'ego z Instytutu Nauki Weizmanna oraz Cynthii Moss z University of Maryland zauważył, że R. aegyptiacus dostosowują się do otoczenia, stosując dwie taktyki – wspomnianą na początku regulację szerokości wiązki wysokich dźwięków, a także modyfikację ich natężenia.
      Naukowcy nauczyli 5 rudawek nilowych wykrywania i lądowania na plastikowej sferze wielkości mango. Umieszczano ją w różnych miejscach dużego, ciemnego pomieszczenia, w którym zamontowano 20 mikrofonów. W jednym ze scenariuszy symulowano najeżony przeszkodami las. Dookoła niby-mango między 4 drążkami rozciągnięto dwie sieci. Nietoperze musiały przelecieć korytarzem, którego szerokość i ukształtowanie zmieniały się z próby na próbę.
      Badacze odkryli, że w obecności wielu przeszkód za pomocą podwójnych sonarowych pulsów ssaki obejmowały 3-krotnie większą powierzchnię niż w przypadku otwartego terenu. Oznacza to, że między pulsami można było wyznaczyć większy kąt. Dodatkowo rosło natężenie dźwięków. Naukowcy tłumaczą, że szersze pole widzenia pozwalało rudawkom śledzić położenie mango i drążków jednocześnie. Niewykluczone, że zjawisko to ogranicza się wyłącznie do R. aegyptiacus, które potrafią bardzo szybko poruszać językiem.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Młode mroczki brunatne (Eptesicus fuscus) uczą się polować, podsłuchując sonary innych osobników. Można więc powiedzieć, że trafiają na swego rodzaju obozy szkoleniowe.
      Zespół Genevieve Spanjer Wright z University of Maryland obserwował latające w pomieszczeniu nietoperze, które miały polować na zwisające na nitkach z sufitu mączniki. Młode ssaki latały z osobnikami z opanowaną umiejętnością chwytania podwieszonych chrząszczy. Wkrótce potem same były w stanie powtórzyć tę sztuczkę. Uczenie społeczne jest ważne u wielu gatunków ssaków, jednak jego istnienie u nietoperzy potwierdzono bez najmniejszych wątpliwości po raz pierwszy.
      W ramach eksperymentu Amerykanie wytrenowali 12 nietoperzy, które miały być nauczycielami/wzorcami dla innych. Naukowcy stale zmieniali położenie zwisających na nitkach owadów i w ten sposób skłonili mroczki do aktywnego polowania za pomocą echolokacji. Po zakończeniu tego etapu do pomieszczenia wprowadzono 22 młode ssaki. Jedenastu pozwolono latać z doświadczonymi kolegami, podczas reszta grupy młodzików została skazana na towarzystwo niedoświadczonych nietoperzy.
      Gdy adepci nowej sztuki latali potem samodzielnie, większość zwierząt przebywających wcześniej z doświadczonym demonstratorem wiedziała, jak złapać mącznika. Nie umiał tego żaden z młodych latających z niewytrenowanym nietoperzem – podkreśla Spanjer Wright.
      Analiza nagrań ujawniła, że za każdym razem, gdy doświadczony mroczek wytwarzał w okolicy wiszącego mącznika krótkotrwały dźwięk o wysokiej częstotliwości (ang. feeding buzz), młody znajdował się tuż obok niego.
×
×
  • Create New...