小海豹戴着心率监测器——为了科学

幼崽在哺乳期仅 15 到 20 天后就会独自出海。
a seal with grey coloring wearing an orange heart rate monitor around its abdomen
在加拿大新斯科舍省塞布尔岛进行的一项研究试点项目,正在为灰海豹幼崽佩戴心率监测器,以收集有关其活动、心率和心电图读数的信息,帮助研究人员更深入地了解动物健康以及它们消耗的能量。© 伍兹霍尔海洋研究所

在严寒的加拿大冬季,大约有 30 万到 40 万只灰海豹聚集在塞布尔岛。这个位于新斯科舍省海岸线外的偏远沙洲是这些鳍足类动物休息、繁殖、产仔以及与岛上的野马共处的地方。

塞布尔岛的灰海豹种群在近几十年来呈爆炸式增长,然而,大约 90% 的幼崽在出生第一年就会死亡。食物竞争加剧可能是导致高死亡率的原因,因此监测这一种群对于保护它们至关重要。来自马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所 (WHOI) 及其合作伙伴团队的研究人员在过去几个冬天一直在研究它们。然而,今年是他们首次近距离观察幼崽的心脏。

该团队正在进行一项小型试点项目,为六只海豹幼崽佩戴心率监测器。这些“海豹 Fitbit”可以收集它们的心率甚至心电图读数。这反过来又能告诉科学家们海豹的整体健康状况以及它们消耗了多少能量。这些数据揭示了幼崽如何为下海和发展其潜水能力做准备——这对它们的整体生存至关重要。海豹幼崽在离开母亲独立生活之前,只与母亲一起哺乳 15 到 20 天,之后它们就需要学习游泳并独自生活

伍兹霍尔海洋研究所的海洋生物学家Michelle Shero说:“灰海豹体内含有大量的携氧蛋白,它们就像一个内置的潜水罐,使它们能够进行长时间的水下潜水。”

“幼崽从在陆地上被哺乳,到突然断奶并需要过渡到在海洋中谋生。它们必须能够长时间憋气,并在潜水时减缓心率,以便缓慢消耗氧气储备。”

three grey seals laying on snow. two of them have orange heart rate monitors around their abdomens
伍兹霍尔海洋研究所的科学家们与该研究所的工程师合作,对幼小的灰海豹进行了改造并为其装备了心率监测器。一些考虑因素包括尺寸、电池和记忆体寿命。学分:© 伍兹霍尔海洋研究所。

Shero 表示,早期的海豹心率记录器要么过于侵入性,要么需要人类在海豹的接收器范围内才能获取实时数据。然而,随着健身追踪器和个人心电图等可穿戴技术变得越来越小,研究人员也开始发现利用它们来监测动物健康的好处。

Shero 和伍兹霍尔海洋研究所的工程师Ben Weiss一起合作,对一个微型监测器进行了改造并为其配备了长久的电池寿命和记忆体。

a prototype of a heart rate monitor
伍兹霍尔海洋研究所的工程师们改装了一个现成的组件,开发出了用于野外研究的原型心率监测器。伍兹霍尔海洋研究所新 Dunkworks 设施中的 3D 打印机为伍兹霍尔海洋研究所的工程师和研究人员带来了更多的创新。 学分:© 伍兹霍尔海洋研究所。

Weiss 说:“这项创新之所以令人兴奋,是因为我们能够以一种极具创造性的方式,改装一个现成的组件。”

早期的试验监测器显示出希望,它们回传了心电图读数、心跳间隔时间以及其他关键数据。研究人员还使用特殊相机在佩戴心率监测器的幼崽身上拍摄热成像视频。这将有助于他们扩展新的方法,以便在实际环境中对动物健康进行更多的非接触式监测。

a thermal image of a seal showing warm spots in red, medium spots in greens and yellows and colder spots in blue
研究团队在佩戴心率监测器的幼崽身上拍摄热成像视频,以继续扩展新的方法,对原地动物健康进行更多的非接触式监测。学分:© 伍兹霍尔海洋研究所。

Weiss 说:“这个项目代表了海洋科学领域的进步,这些进步来自于科学家和工程师之间的合作。”

Shero 补充道:“我们希望明年能继续这项工作。这个试点项目表明这些监测器效果很好,如果我们能获得更多资金和支持,将其扩展开来回答关于动物和种群健康方面更大规模的问题,这将非常有帮助。”

 

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