波士頓東北大學(xué)海洋與環(huán)境科學(xué)系的教授就環(huán)境研究的一些問(wèn)答

波士頓東北大學(xué)海洋與環(huán)境科學(xué)系的教授就環(huán)境研究的一些問(wèn)答
Brian Helmuth是波士頓東北大學(xué)海洋與環(huán)境科學(xué)系的教授。 與合作者一起，他在世界各地的71個(gè)地點(diǎn)部署了“robomussels”不同長(zhǎng)度的時(shí)間。 在一些地點(diǎn)，部署在貽貝殼中的溫度記錄儀已經(jīng)記錄了近18年的連續(xù)測(cè)量。 環(huán)境監(jiān)測(cè)器最近問(wèn)他關(guān)于使用仿生傳感器和其他關(guān)于潮汐生態(tài)系統(tǒng)的研究結(jié)果的工作。
環(huán)境監(jiān)測(cè)：為什么要開發(fā)robomussel記錄儀？
赫爾穆特·布萊恩：為記錄儀發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ菍?shí)現(xiàn)了暴露在陽(yáng)光下的任何對(duì)象（動(dòng)物，植物，記錄儀）的溫度通常比周圍空氣的溫度要暖和得多。 因?yàn)�，與哺乳動(dòng)物不同，地球上的99％的生物體不產(chǎn)生代謝熱，這意味著絕大多數(shù)陸地和潮間生物具有不能從空氣溫度單獨(dú)確定的體溫。 此外，生物體的顏色，形狀和尺寸驅(qū)動(dòng)它吸收多少熱量，因此在相同條件下并排坐在一起的兩只動(dòng)物可以具有彼此不同的溫度以及與周圍空氣和表面的溫度。 這是關(guān)鍵，因?yàn)樗�是�?dòng)物的身體 - 而不是其周圍的溫度 - 驅(qū)動(dòng)生理壓力和死亡的風(fēng)險(xiǎn)。
EM問(wèn)：什么是仿生傳感器？
BH：仿生傳感器由具有相同的顏色，形狀和熱質(zhì)量（質(zhì)量倍比熱容量的產(chǎn)品）的性質(zhì)模仿動(dòng)物的熱特性。 例如，我們發(fā)現(xiàn)，商業(yè)上可獲得的未修改的記錄器記錄的溫度平均為14攝氏度，與相鄰貽貝的溫度不同。 當(dāng)我們將那些相同的傳感器放在模仿貽貝的環(huán)氧樹脂殼中時(shí)，溫度在約2攝氏度內(nèi)，即使溫度升高并在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)下降15至20攝氏度。
 

EM問(wèn)：如何從溫度傳感器獲取數(shù)據(jù)？
BH答：通常情況下，我們立足于由起始點(diǎn)計(jì)算機(jī)公司生產(chǎn)的商用記錄儀的robomussels。 這些記錄器使用快速閃爍的兩個(gè)LED進(jìn)行通信，作為傳送數(shù)據(jù)的手段。 我們修改開始數(shù)據(jù)穿梭，以便它們可以適合在robomussels的曲面上。
EM問(wèn)：溫度數(shù)據(jù)收集是否還有其他現(xiàn)場(chǎng)工作？
BH答：本robomussel數(shù)據(jù)是，正如你提到的，只有一個(gè)更大的一部分。 作為我們用于描述溫度數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)的一部分，我們使用高分辨率Trimble RTK（實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)）系統(tǒng)來(lái)測(cè)量我們放置記錄儀的微地塊的高度。 我們還部署壓力傳感器來(lái)測(cè)量潮汐海拔，幫助我們了解貽貝在空中和何時(shí)在水下。 并且，我們還使用溫度記錄器的數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證我們創(chuàng)建的計(jì)算機(jī)模型，這使我們能夠使用來(lái)自衛(wèi)星和氣象站的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)貽貝溫度。
EM問(wèn)：你做了一些關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)？
BH：這個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)主要發(fā)現(xiàn)是，空氣溫度-而相關(guān)的，因?yàn)槲覀兣c環(huán)境互動(dòng)的方式人類-其實(shí)是大多數(shù)動(dòng)物和植物的溫度的相當(dāng)差的預(yù)測(cè)。 對(duì)于太陽(yáng)中的絕大多數(shù)生物體，空氣溫度設(shè)置下限，并且太陽(yáng)輻射然后進(jìn)一步加熱，在一些情況下高于空氣溫度10至15攝氏度（以與晴天的停車場(chǎng)加熱至相同的方式）溫度遠(yuǎn)高于空氣溫度）。
這意味著許多生物體可能比我們以前認(rèn)為的更接近它們的致死極限。 這也意味著，當(dāng)我們對(duì)自然的“非人性觀點(diǎn)”，我們看到對(duì)我們來(lái)說(shuō)是陌生的模式。 例如，我們經(jīng)常只看最接近赤道的物種分布的極端，假設(shè)這是他們最熱的地方。 我們的研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)貤l件可以是如此重要，他們可以壓倒這些緯度趨勢(shì)。 而不是“緯度梯度”，我們反而看到我們稱之為“馬賽克”，更復(fù)雜。
我們最近的努力將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與生理模型相結(jié)合，進(jìn)一步研究當(dāng)前和未來(lái)的生長(zhǎng)和生存模式，再次在水產(chǎn)養(yǎng)殖貽貝（Montalto等人2016）。
 

EM問(wèn)：你最近匯集了大部分的觀察。 你認(rèn)為更大的數(shù)據(jù)集可以揭示什么？
BH答：我們分析了robomussel部分?jǐn)?shù)據(jù)特定問(wèn)題的答案，但是這是從所有的網(wǎng)站的數(shù)據(jù)已經(jīng)組裝成一個(gè)單一的數(shù)據(jù)庫(kù)中的第一次，我們還沒(méi)有看合計(jì)模式。 在2002年的科學(xué)論文中，我們測(cè)量了在美國(guó)西海岸的一系列地點(diǎn)的極端溫度的模式，并且顯示，在這些潮間帶場(chǎng)所，典型的假設(shè)“條件越接近赤道就越極端”不成立。 相反，局部環(huán)境條件的影響，例如夏天通常發(fā)生的低潮時(shí)間以及云量和風(fēng)速的數(shù)量是如此重要，以至于它們完全壓倒了應(yīng)力中的“緯度梯度”的想法。 自從該紙的釋放以來(lái)，已經(jīng)示出了用于各種生物體的類似模式 
由我們的團(tuán)隊(duì)和其他人在世界各地的網(wǎng)站。
EM問(wèn)：你的數(shù)據(jù)如何使用？
BH答：許多其他團(tuán)體都開始使用這個(gè)數(shù)據(jù)集，其中部分是什么促使我們把它公開，以便其他人可以為好。 例如，最近由加利福尼亞大學(xué)圣克魯斯分校生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)助理教授克里斯蒂·克羅克（Kristy Kroeker）發(fā)現(xiàn)的不僅僅是溫度（從我們的數(shù)據(jù)），而且在海洋pH和食物中的馬賽克地理模式，貽貝生長(zhǎng)最低，其中高溫，低食物和低pH的條件一致。
我們?cè)谝獯罄�巴勒莫工作的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用這些模型（與記錄器驗(yàn)證）來(lái)幫助貝類水產(chǎn)養(yǎng)殖。 我們正在與中國(guó)的教師合作，確定大規(guī)模海堤的建設(shè)如何促進(jìn)入侵物種的傳播，我們還與以色列的另一個(gè)團(tuán)體合作，詢問(wèn)海岸線的復(fù)雜性如何增強(qiáng)對(duì)熱浪的抵抗力。
EM問(wèn)：你對(duì)未來(lái)的計(jì)劃是什么？
BH答：我想補(bǔ)充的唯一的事情是，盡管我們經(jīng)常聽到在主流媒體上，無(wú)論是氣候變化問(wèn)題的發(fā)生，以及是否影響生態(tài)系統(tǒng)，早已在科學(xué)界解決。 我們現(xiàn)在期待著問(wèn)哪些地方，什么時(shí)候，什么程度的變化最有可能發(fā)生的變化，我們可以做些什么來(lái)防止損害？ 小規(guī)模的數(shù)據(jù)收集和儀器在這項(xiàng)工作中將發(fā)揮重要作用，我看到生態(tài)學(xué)家和工程師之間的許多機(jī)會(huì)，我們?cè)噲D想出適應(yīng)氣候變化的新方法。