波士顿东北大学海洋与环境科学系的教授就环境研究的一些问答

波士顿东北大学海洋与环境科学系的教授就环境研究的一些问答
Brian Helmuth是波士顿东北大学海洋与环境科学系的教授。 与合作者一起，他在世界各地的71个地点部署了“robomussels”不同长度的时间。 在一些地点，部署在贻贝壳中的温度记录仪已经记录了近18年的连续测量。 环境监测器最近问他关于使用仿生传感器和其他关于潮汐生态系统的研究结果的工作。
环境监测：为什么要开发robomussel记录仪？
赫尔穆特·布莱恩：为记录仪发展的主要动力是实现了暴露在阳光下的任何对象（动物，植物，记录仪）的温度通常比周围空气的温度要暖和得多。 因为，与哺乳动物不同，地球上的99％的生物体不产生代谢热，这意味着绝大多数陆地和潮间生物具有不能从空气温度单独确定的体温。 此外，生物体的颜色，形状和尺寸驱动它吸收多少热量，因此在相同条件下并排坐在一起的两只动物可以具有彼此不同的温度以及与周围空气和表面的温度。 这是关键，因为它是动物的身体 - 而不是其周围的温度 - 驱动生理压力和死亡的风险。
EM问：什么是仿生传感器？
BH：仿生传感器由具有相同的颜色，形状和热质量（质量倍比热容量的产品）的性质模仿动物的热特性。 例如，我们发现，商业上可获得的未修改的记录器记录的温度平均为14摄氏度，与相邻贻贝的温度不同。 当我们将那些相同的传感器放在模仿贻贝的环氧树脂壳中时，温度在约2摄氏度内，即使温度升高并在几个小时内下降15至20摄氏度。
 

EM问：如何从温度传感器获取数据？
BH答：通常情况下，我们立足于由起始点计算机公司生产的商用记录仪的robomussels。 这些记录器使用快速闪烁的两个LED进行通信，作为传送数据的手段。 我们修改开始数据穿梭，以便它们可以适合在robomussels的曲面上。
EM问：温度数据收集是否还有其他现场工作？
BH答：本robomussel数据是，正如你提到的，只有一个更大的一部分。 作为我们用于描述温度数据的元数据的一部分，我们使用高分辨率Trimble RTK（实时运动）系统来测量我们放置记录仪的微地块的高度。 我们还部署压力传感器来测量潮汐海拔，帮助我们了解贻贝在空中和何时在水下。 并且，我们还使用温度记录器的数据来验证我们创建的计算机模型，这使我们能够使用来自卫星和气象站的数据预测贻贝温度。
EM问：你做了一些关键的发现？
BH：这个项目的一个主要发现是，空气温度-而相关的，因为我们与环境互动的方式人类-其实是大多数动物和植物的温度的相当差的预测。 对于太阳中的绝大多数生物体，空气温度设置下限，并且太阳辐射然后进一步加热，在一些情况下高于空气温度10至15摄氏度（以与晴天的停车场加热至相同的方式）温度远高于空气温度）。
这意味着许多生物体可能比我们以前认为的更接近它们的致死极限。 这也意味着，当我们对自然的“非人性观点”，我们看到对我们来说是陌生的模式。 例如，我们经常只看最接近赤道的物种分布的极端，假设这是他们最热的地方。 我们的研究结果表明，当地条件可以是如此重要，他们可以压倒这些纬度趋势。 而不是“纬度梯度”，我们反而看到我们称之为“马赛克”，更复杂。
我们最近的努力将现场测量与生理模型相结合，进一步研究当前和未来的生长和生存模式，再次在水产养殖贻贝（Montalto等人2016）。
 

EM问：你最近汇集了大部分的观察。 你认为更大的数据集可以揭示什么？
BH答：我们分析了robomussel部分数据特定问题的答案，但是这是从所有的网站的数据已经组装成一个单一的数据库中的第一次，我们还没有看合计模式。 在2002年的科学论文中，我们测量了在美国西海岸的一系列地点的极端温度的模式，并且显示，在这些潮间带场所，典型的假设“条件越接近赤道就越极端”不成立。 相反，局部环境条件的影响，例如夏天通常发生的低潮时间以及云量和风速的数量是如此重要，以至于它们完全压倒了应力中的“纬度梯度”的想法。 自从该纸的释放以来，已经示出了用于各种生物体的类似模式 
由我们的团队和其他人在世界各地的网站。
EM问：你的数据如何使用？
BH答：许多其他团体都开始使用这个数据集，其中部分是什么促使我们把它公开，以便其他人可以为好。 例如，最近由加利福尼亚大学圣克鲁斯分校生态学和进化生物学助理教授克里斯蒂·克罗克（Kristy Kroeker）发现的不仅仅是温度（从我们的数据），而且在海洋pH和食物中的马赛克地理模式，贻贝生长最低，其中高温，低食物和低pH的条件一致。
我们在意大利巴勒莫工作的一个团队使用这些模型（与记录器验证）来帮助贝类水产养殖。 我们正在与中国的教师合作，确定大规模海堤的建设如何促进入侵物种的传播，我们还与以色列的另一个团体合作，询问海岸线的复杂性如何增强对热浪的抵抗力。
EM问：你对未来的计划是什么？
BH答：我想补充的唯一的事情是，尽管我们经常听到在主流媒体上，无论是气候变化问题的发生，以及是否影响生态系统，早已在科学界解决。 我们现在期待着问哪些地方，什么时候，什么程度的变化最有可能发生的变化，我们可以做些什么来防止损害？ 小规模的数据收集和仪器在这项工作中将发挥重要作用，我看到生态学家和工程师之间的许多机会，我们试图想出适应气候变化的新方法。