在水生環(huán)境中監(jiān)測(cè)水質(zhì)的傳統(tǒng)系統(tǒng)相當(dāng)昂貴，并且依賴(lài)大量的人力資源去采集樣本，進(jìn)行化學(xué)分析和毒性測(cè)量，在環(huán)境條件非常嚴(yán)酷的北極地區(qū)尤其如此，由于低溫和光照不足在冬季更甚。一種理想的解決方案是開(kāi)發(fā)無(wú)需人工操作即可工作的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)既可以作為傳感器本身使用，也可以作為預(yù)警檢測(cè)器來(lái)觸發(fā)采樣活動(dòng)。
早在2012年，挪威Akvaplan-niva公司和法國(guó)EPOC研究機(jī)構(gòu)就組成研究團(tuán)隊(duì)在挪威斯瓦爾巴特群島展開(kāi)研究，應(yīng)用一款由EPOC研發(fā)的監(jiān)測(cè)雙殼類(lèi)動(dòng)物張開(kāi)和閉合行為的生物傳感器“valvometer”，監(jiān)測(cè)北極環(huán)境狀況，以便研究冰島扇貝在北極環(huán)境下的行為，及其生物節(jié)律是如何去適應(yīng)北極環(huán)境的，2016年又將“valvometer”生物傳感器部署在斯瓦爾巴特群島的紫貽貝上研究該物種的生物學(xué)。為了實(shí)地環(huán)境監(jiān)測(cè)雙殼類(lèi)動(dòng)物的活動(dòng)，研究人員將“valvometer”裝在一個(gè)密閉的盒子中，再將一對(duì)帶有柔韌導(dǎo)線的重量極輕的電極分別粘在兩邊殼體上。兩個(gè)電極之間產(chǎn)生的一個(gè)電磁流讓測(cè)量殼體的張合成為可能。一個(gè)典型的研究部署是：16對(duì)電極耦合到在雙殼類(lèi)動(dòng)物附近的防水盒中，同時(shí)記錄下16個(gè)雙殼類(lèi)動(dòng)物的行為。防水盒內(nèi)包含有一個(gè)管控電極的電路板，它通過(guò)導(dǎo)線再與海面或陸地上的第二個(gè)電路板相連。采集的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)并數(shù)字化，然后傳輸?shù)揭慌_(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)上。該系統(tǒng)每1.6秒測(cè)量一次雙殼類(lèi)動(dòng)物的開(kāi)合情況。
通過(guò)持續(xù)不斷的監(jiān)測(cè)，研究人員可以掌握雙殼類(lèi)動(dòng)物的基準(zhǔn)張合行為、殼體的生長(zhǎng)情況以及環(huán)境的變化如何影響其生命周期。驚人的發(fā)現(xiàn)是，盡管在極夜期間缺乏光照，但被監(jiān)測(cè)的兩個(gè)物種仍在冬季繼續(xù)生長(zhǎng)，其行為仍保持著晝夜循環(huán)。而一旦研究掌握了雙殼類(lèi)動(dòng)物的特征性基準(zhǔn)行為，就能研究溫度上升或水體中存在毒素等壓力因子如何干擾其張合行為。2020年，研究團(tuán)隊(duì)將在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下把北極扇貝暴露在有害藻類(lèi)環(huán)境中，測(cè)試它們是否會(huì)改變其基準(zhǔn)行為。如果成功，研究人員將把“valvometer”生物傳感器作為預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行部署，用于探測(cè)北部海域的有害藻華。這樣的監(jiān)測(cè)工具是如今急需的，特別是在鮭魚(yú)養(yǎng)殖業(yè)。
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