The surprising (and invisible) signatures of sea creatures - Kakani Katija

Переводчик: Евгений К. Редактор: Yekaterina Jussupova

So my name is Kakani Katija, and I'm a bioengineer.

Меня зовут Какани Катиджа, и я биоинженер.

I study marine organisms in their natural environment.

Я изучаю жизнь морских организмов в их естественной среде обитания.

And what I want to point out,

Вот что я хочу вам рассказать:

and at least you can see this in this visualization,

можете увидеть это на экране —

is that the ocean environment is a dynamic place.

океан находится в постоянном движении.

What you're seeing are the kinds of currents,

Тут вы видите разнообразные потоки

as well as the whirls,

и водовороты,

that are left behind in the ocean because of tides

которые создаются приливами и отливами

or because of winds.

или ветрами.

And imagine a marine organism as living in this environment,

Представьте морских обитателей, живущих в таких условиях.

and they're trying to undergo their entire lives

Им всю жизнь приходится иметь дело

while dealing with currents like these.

с подобными течениями.

But what I also want to point out

Необходимо отметить,

is that small organisms also create small fluid motions, as well.

что эти маленькие организмы тоже создают небольшие завихрения в воде,

And it's these fluid motions that I study.

и именно эти завихрения я изучаю.

And we can think about them like being footprints.

Можно представить, что это своего рода следы.

So this is my dog Kieran, and take a look at her footprints.

Это моя собачка Киран, посмотрите-ка на её следы.

Footprints provide a lot of information.

По следам можно узнать многое.

Not only do they tell us what kind of organism left them,

Не только кому они принадлежат,

they might also tell us something about when that organism was there,

а также насколько они свежие

but also what kind of behavior, were they running or were they walking?

и как быстро передвигалось существо, которое их оставило.

And so terrestrial organisms, like my cute dog Kieran,

На суше животные, как моя симпатяжка Киран,

might be leaving footprints behind in dirt or in sand,

оставляют следы на песке или мягкой почве.

but marine organisms leave footprints in the form of what we call wake structures,

Морские организмы оставляют следы в виде гидродинамических структур,

or hydrodynamic signatures,

или гидродинамической подписи,

in fluid.

в воде.

Now imagine, it's really hard to see these kinds of structures

Как понимаете, в прозрачной среде

because fluid is transparent.

их очень сложно увидеть,

However, if we add something to the fluid, we get a completely different picture.

но если в неё что-нибудь добавить, то мы получим совсем другую картину.

And you can see that these footprints that marine organisms create

Вы можете заметить, что следы морских организмов

are just dynamic.

находятся в движении

They are constantly changing.

и постоянно меняются.

And marine organisms also have the ability to sense these signatures.

Морские обитатели «видят» подобные следы

They can also inform decisions,

и, исходя из этого, принимают решения:

like whether or not they want to continue following a signature like this

продолжать ли движение по этому следу,

to find a mate or to find food,

чтобы найти партнёра или еду,

or maybe avoid these signatures to avoid being eaten.

или остерегаться этого направления, чтобы не быть съеденными.

So imagine the ability to be able

Представьте себе возможность

to not only see or visualize these kinds of signatures,

не только видеть структуры такого рода,

but to also measure them.

но и измерять их.

This is the engineering side of what I do.

Это уже инженерная часть моей работы.

And so what I've done is I actually took a laboratory technique

Я уменьшила лабораторное оборудование

and miniaturized it and basically shrunk it down

и поместила его

into the use of underwater housings

в водонепроницаемый корпус,

to make a device that a single scuba diver can use.

создав устройство, для работы с которым достаточно одного человека с аквалангом.

And so a single scuba diver can go anywhere from the surface to 40 meters,

Дайвер может погружаться на глубину до 120 футов,

or 120 feet deep,

около 40 метров,

to measure the hydrodynamic signatures that organisms create.

и измерять гидродинамический след организмов.

Before I begin,

Прежде всего

I want to immerse you into what these kinds of measurements require.

хочу рассказать вам о том, в каких условиях проводятся измерения.

So in order to work, we actually dive at night,

Мы погружаемся ночью,

and this is because we're trying to minimize any interactions

для того чтобы уменьшить воздействие

between the laser and sunlight

солнечного света на лазер,

and we're diving in complete darkness

и делаем замеры в полной темноте,

because we do not want to scare away the organisms we're trying to study.

потому что не хотим распугать организмы, которые собираемся изучать.

And then once we find the organisms we're interested in,

Когда мы находим интересных нам обитателей,

we turn on a green laser.

то включаем зелёный лазер.

And this green laser is actually illuminating a sheet of fluid,

Этот лазер подсвечивает слои воды,

and in that fluid,

а в океанической воде

it's reflecting off of particles that are found everywhere in the ocean.

есть частички, которые отражают свет.

And so as an animal swims through this laser sheet,

Когда организмы проплывают сквозь луч лазера,

you can see these particles are moving over time,

можно увидеть движение этих частиц.

and so we actually risk our lives to get this kind of data.

В общем, мы рискуем жизнью, чтобы получить эту информацию.

What you're going to see

И вот, слева мы видим

is that on the left these two particles images

изображения этих частиц,

that shows the displacement of fluid over time,

которые демонстрируют перемещение жидкости.

and using that data,

Используя эти данные,

you can actually extract what the velocity of that fluid is,

можно рассчитать скорость движения этой жидкости,

and that's indicated by the vector plots that you see in the middle.

как показано на векторной схеме посередине.

And then we can use that data

Также мы используем эти данные

to answer a variety of different questions,

для ответа на другие вопросы,

not only to understand the rotational sense of that fluid,

не только о направлении вращения жидкости,

which you see on the right,

что видно справа,

but also estimate something about energetics,

но и об энергетической составляющей

or the kinds of forces that act on these organisms or on the fluid,

и силах, которые действуют в воде, и о том, как эти силы влияют на организмы,

and also evaluate swimming and feeding performance.

а также о том, как организмы двигаются и питаются.

We've used this technique on a variety of different organisms,

Мы изучили таким образом множество организмов.

but remember, there's an issue here.

Но есть одна проблема:

We're only able to study organisms that a scuba diver can reach.

мы можем изучать только те организмы, до которых может добраться дайвер.

And so before I finish, I want to tell you what the next frontier is

Я хочу рассказать о наших планах

in terms of these kinds of measurements.

в области этих измерений.

And with collaborators at Monterey Bay Aquarium Research Institute,

Совместно с Институтом подводных исследований залива Монтерей

we're developing instrumentation to go on remotely opperated vehicles

мы разрабатываем оборудование для дистанционно управляемых аппаратов,

so we can study organisms anywhere from the surface down to 4000 meters,

чтобы изучать организмы, обитающие на глубине до 2,5 миль,

or two and a half miles.

это около 4 000 метров.

And so we can answer really interesting questions about this organism,

И тогда мы ответим на интересные вопросы о морских обитателях.

this is a larvacean,

Это аппендикулярия.

that creates a feeding current and forces fluids through their mucus house

Они получают питательные вещества из воды,

and extracts nutrients.

фильтруя eё через свою оболочку.

And then this animal,

Вот другое существо —

this is a siphonophore,

это сифонофор.

and they can get to lengths about half the size of a football field.

Они могут достигать длины в половину футбольного поля

And they're able to swim vertically in the ocean

и плавать в океане вертикально,

by just creating jet propulsion.

выбрасывая струйки воды.

And then finally we can answer these questions

Также мы сможем ответить на вопросы

about how swarming organisms, like krill,

о том, как группы организмов, такие как криль,

are able to affect mixing on larger scales.

могут влиять на перемешивание океанических вод.

And this is actually one of the most interesting results so far

И пока это самый интересный результат,

that we've collected using the scuba diving device

который мы получили с помощью дайверов.

in that organisms, especially when they're moving in mass,

Эти организмы, образуя большие скопления,

are able to generate mixing

способны создавать перемешивания воды,

at levels that are equivalent to some other physical processes

по силе равные некоторым природным явлениям

that are associated with winds and tides.

вроде приливов и ветра.

But before I finish,

В заключение

I want to leave you all with a question

хочу дать вам пищу для размышлений.

because I think it's important to keep in mind

Я считаю, что нельзя забывать о том,

that technologies today that we take for granted

что технологии наших дней, которые мы принимаем как должное,

started somewhere.

начинались с малого,

It was inspired from something.

что-то вдохновило на их создание.

So imagine scientists and engineers were inspired by birds

Подумайте о том, как учёные и инженеры наблюдали за полётом птиц

to create airplanes.

и создали самолёт.

And something we take for granted,

Мы принимаем как должное

flying from San Francisco to New York,

перелёт из Сан-Франциско в Нью-Йорк,

is something that was inspired by an organism.

а он стал возможным благодаря наблюдению за живыми существами.

And as we're developing these new technologies

Мы создаём новые способы

to understand marine organisms,

изучения морских обитателей,

what we want to do is answer this question:

и мы хотим узнать,

how will marine organisms inspire us?

на что вдохновят нас морские организмы.

Will they allow us to develop new underwater technologies,

Помогут ли они в создании новых изобретений

like underwater vehicles that look like a jellyfish?

вроде подводных аппаратов, похожих на медуз?

I think it's a really exciting time in ocean exploration

Сейчас очень увлекательный период в исследовании океана,

because now we have the tools available to answer this kind of question,

потому что у нас есть инструменты для его изучения,

and with the help of you guys at some point,

и в некоторой степени с вашей помощью

you can apply these tools to answer this kind of question

мы сможем ответить на все вопросы,

and also develop technologies of the future.

а также создать технологии будущего.

Thank you.

Спасибо.