Sintef Ocean开发了一种实验系统,用于控制海洋生物在B场上的暴露。系统从位于曝光舞台的每一侧的两个线圈(60 x 80 cm)中产生B场,以便可以改变B场方向。为了模拟深海环境,竞技场被IR灯(850 nm)点亮。动物定位是使用5 MPX工业摄像头连续监测的,其竞技场上方安装了4毫米鱼眼镜头。
没有说明深海的政策,无法实现联合国可持续发展的可持续发展目标14-无法实现海洋,海洋和海洋资源来进行可持续发展。比浅水,深海环境及其生物多样性更大,更了解和难以进入,尽管如此,与地球气候,可持续的蓝色经济,人类安全,福祉和文化以及浅滩以及陆地上的生命具有牢固的联系。这不仅是海底生活的正确性,而且是阳光表面下方水柱的其余部分中存在的丰富生物多样性。为了获得2025年联合国海洋会议的成功,当事方必须获得重要的深度科学知识,以及在政策制定中使用该知识的选择。此外,现在是时候认识到建立对深海的整体理解和崇敬的关键作用,涵盖了多样化的知识和价值体系,以实现可持续的未来。要考虑的三个特别重要的主题可能与深度海洋生态系统的丧失及其提供的服务有关,下面概述了其链接到更详细的解释。
机器人设计,自主权和传感器集成的最新进展为探索深海环境创造了解决方案,可将其转移到冰卫月的海洋中。海洋平台尚未具有太空的任务自治能力(例如,火星坚持不懈的漫游者任务),尽管不同水平的自主导航和映射以及采样级别是一种可观的能力。在这种设置中,他们越来越生物添加的设计可以允许使用复杂的环境情景,并具有新颖的,高度集成的生命检测,海洋学和地球化学传感器套件。在这里,我们通过与三个主要研究领域的太空技术协同作用来实现即将在深海机器人技术中的进步:仿生结构和推进(包括电源和生成),人工智能和合作网络以及生命检测仪器设计。带有微型和更多弥漫性传感器套件的新形态和材料设计将推进机器人传感系统。控制导航和通信的人工智能算法将通过合作网络进一步开发行为生物塑料。解决方案将必须在有线观测器,中微子望远镜的基础设施网络中进行测试,以及具有议程和模式超出我们工作范围的议程和模式的离岸行业网站,但可以在固定和移动平台的操作组合中汲取灵感。
无人管理的水下车辆通常部署在深海环境中,这些环境呈现出独特的工作条件。锂离子电池对于为水下车辆供电至关重要,至关重要的是要准确预测其剩余使用寿命(RUL)以保持系统的可靠性和安全性至关重要。我们提出了一个基于完整集合经验模式分解的残留寿命预测模型框架,并具有自适应噪声 - 时空卷积网(Ceemdan-TCN),该卷积网(Ceemdan-TCN)利用了扩张的因果汇报来提高模型捕获局部容量再生的能力,并增强了整体预测准确性。ceemdan被用来确定数据并防止由局部再生引起的Rul预测错误,并利用特征扩展来扩展原始数据的时间维度。NASA和CALCE电池容量数据集用作训练网络框架的输入。输出是当前预测的剩余容量,它与实际剩余电池容量进行了比较。MAE,RMSE和RE用作RUL预测性能的评估索引。在NASA和CACLE数据集上验证了所提出的网络模型。评估结果表明,我们的方法具有更好的寿命预测性能。同时,证明特征扩展和模态分解都可以提高模型的概括能力,这在工业场景中非常有用。
机器人设计、自主性和传感器集成方面的最新进展为探索深海环境创造了解决方案,这些解决方案可转移到冰冷卫星的海洋中。海洋平台尚未具备其太空同类(例如最先进的火星毅力号探测器任务)的任务自主能力,尽管不同级别的自主导航和测绘以及采样是一种现存能力。在这种情况下,它们日益仿生的设计可能允许进入复杂的环境场景,并配备新颖、高度集成的生命检测、海洋学和地球化学传感器包。在这里,我们通过与三个主要研究领域的空间技术的协同作用,展望了深海机器人技术即将到来的进步:仿生结构和推进(包括电力存储和发电)、人工智能和合作网络以及生命检测仪器设计。新的形态和材料设计,以及小型化和更分散的传感器包,将推动机器人传感系统的发展。控制导航和通信的人工智能算法将允许通过合作网络进一步发展行为仿生。解决方案必须在有线天文台、中微子望远镜和海上工业场地的基础设施网络中进行测试,其议程和模式超出了我们的工作范围,但可以从固定和移动平台操作组合的提议示例中汲取灵感。
无人管理的水下车辆通常部署在深海环境中,这些环境呈现出独特的工作条件。锂离子电池对于为水下车辆供电至关重要,至关重要的是要准确预测其剩余使用寿命(RUL)以保持系统的可靠性和安全性至关重要。我们提出了一个基于完整集合经验模式分解的残留寿命预测模型框架,并具有自适应噪声 - 时空卷积网(Ceemdan-TCN),该卷积网(Ceemdan-TCN)利用了扩张的因果汇报来提高模型捕获局部容量再生的能力,并增强了整体预测准确性。ceemdan被用来确定数据并防止由局部再生引起的Rul预测错误,并利用特征扩展来扩展原始数据的时间维度。NASA和CALCE电池容量数据集用作训练网络框架的输入。输出是当前预测的剩余容量,它与实际剩余电池容量进行了比较。MAE,RMSE和RE用作RUL预测性能的评估索引。在NASA和CACLE数据集上验证了所提出的网络模型。评估结果表明,我们的方法具有更好的寿命预测性能。同时,证明特征扩展和模态分解都可以提高模型的概括能力,这在工业场景中非常有用。
许多基于化学合成的社区在深海环境中繁荣发展,依赖于硫化物氧化细菌的代谢活性。术后siboglinid tubeworms就是这种情况,其对营养的需求主要通过其endosymbiotic细菌来满足,其中包括在一个称为The Troposomy体的专用器官中。这种化学共生的导致滋养体的氮同位素组成明显低于其他类型的软组织。然而,Sibo Glinids的氮利用的特定过程尚不清楚。作为相关酶(氮酶和硝酸盐还原酶)的关键要素,在氮的生物地球化学循环中是必不可少的。Siboglinids的Mo同位素组成(δ98MO)是解码与氮代谢有关的过程的潜在代理。在这项研究中,我们发现了Δ98mo值沿着南部中国海的Haima渗漏的actimentiferan siboglinid paraescarpia echinospica沿着 - 4.59‰的阴性(-1.13‰±1.75‰±1.75‰±1.75‰,n = 19) - 自然量为Δ98mo的δ98mo值。建议这种极为负的同位素组成是由硝酸盐减少期间的肾小管内共生体或epibionts降低引起的同位素cally light mo引起的。这样的MO同位素签名可以提供一种用于识别Siboglinid Tubeworms的手段,Siboglinid tubeworms是一组因缺乏矿物质骨骼而在岩石记录中由于缺乏矿化骨架而逃脱了明确鉴定的annelids。
引言深海环境是鲜为人知的,更难研究地球上的生态系统之一,与地球深海相比,火星表面的地图更好(1)。尽管人类已经能够进入数千年的各种陆地生态系统,但自从人类具有探索和研究海洋的能力以来,已经几百年了。最现代的技术进步,可促进与深海生活相互作用的互动,例如配备了钛机操纵器的远程操作的车辆(ROV),是由工业部门和与国防相关的工业推动的(2)。然而,近年来,软机器人技术等领域的进步将更多地集中在与海洋生物学家合作并为益处合作而开发的脆弱海洋生物操纵上(3-8)。与先进的水下想象技术相结合(9),它扩大了生物学询问,只有在受控的实验室环境中才有可能对深海的精致动物进行。在这项研究中,我们结合了机器人的跨学科协同作用,深海标本封装,定量的三维(3D)成像和分子生物学,以收集可用于识别,描述和进一步了解深海组织的丰富数据。通过结合水下成像和移动机器人平台,我们解锁了新机制,以实现深海海洋生物群的定量观察(10)。这些探险中的第一个我们报告了一个工作流程和技术套件,其中包括结构化成像,封装,原位保存和基因组测序,以提供有关有机体系统的大量信息。该项目涉及两次研究探险队在Schmidt海洋研究所的R/V Falkor上,以及ROV Subastian,这是一个4500 m评级的工作级ROV系统。
冷适应的微生物可以繁衍并定居地球上可用的每个低温栖息地,包括极地区域,非极性山脉和深海环境。它们是这种极端栖息地的先驱殖民者之一,可能包括多种古细菌,细菌,真菌,藻类和其他微核生物。这些微生物显示出对农业环境可持续性的巨大生态,农业和生物技术潜在的应用。它们是商业上重要的防冻剂化合物(Eskandari等,2020),冷活动酶,冷休克蛋白(Mesbah,2022)和代谢产物(Styczynski等,2022)。冷适应的微生物,以促进植物生长,生物修复和废物管理(Suyal等,2022; Kour和Yadav,2023)。精神病微生物已使用多种机制适应在低温条件下生存。在分子和生物化学水平上进行了几种适应,有助于精神分裂和基质营养的微生物,在寒冷环境中盛行的多种非生物胁迫下进行重要的细胞过程(图1)。冷适应的农业重要的微生物是“农业化学物质的成本效率和环境友好的替代品(Rawat et al。,2019; Goel等,2022)。从这些冷栖息地中鉴定出了节肢动物,芽孢杆菌,Paenibacillus,Paenibacillus,Pseudomonas和Rhodococcus(Soni等,2015; Joshi等,2019)。他们已经显示出多功能性状,包括大气氮固定,磷溶解,铁载体的产生,钾溶解和动员,植物激素的产生以及其他植物性活性(Suyal et al。,2022)。然而,没有充分探索冷适应的微生物出于农业目的的全部潜力。因此,必须对其植物生长促进能力,社区结构和时间以及空间领域试验进行详细研究。
水生寿命是指居住在水体中的所有植物,动物和微生物,包括海洋,河流,湖泊和湿地。这种多样化的生物群在维持地球生态系统的健康并为人类和野生动植物提供基本服务方面起着至关重要的作用。从微观浮游生物中漂流到深海到鲸鱼等最大的海洋哺乳动物,水生生物代表着一个庞大而复杂的生命网,可以维持生物多样性,调节全球气候并支持人类经济。水生生物非常多样化,可以分为两个主要类别:海洋和淡水生物。居住在海洋中的海洋生物是各种各样的物种的家园,从微小的浮游生物到像蓝鲸这样的巨大鱼类。海洋覆盖了地球表面的71%,为海洋物种提供了许多栖息地和环境条件。海洋生态系统包括珊瑚礁,开阔海洋,深海环境以及红树林和河口等沿海地区。淡水生活生活在河流,湖泊,池塘和湿地。虽然淡水栖息地仅占地球水的3%,但它们是各种各样的物种的家园,包括鱼类,两栖动物,水生植物和微生物。淡水生态系统高度多样,物种适应不同的水温,盐度和氧气水平。湖泊,河流和湿地为许多物种提供关键的栖息地,并支持全球生物多样性。生活在水体底部或附近的生物,例如螃蟹,蜗牛和某些鱼。在海洋和淡水环境中,水生寿命都可以根据其在生态系统中的作用归类为各个组。微小的生物,包括浮游植物(植物)和浮游动物(动物),它们在水中漂移并作为许多水生动物的主要食物来源。积极游泳动物,例如鱼,鲸鱼和海龟,这些动物穿过水柱。水生生物在维持生态系统的平衡和支持地球环境方面起着至关重要的作用。最关键的功能之一是产生氧气。浮游植物,在海洋和淡水系统中发现的微观植物,