ROCHE HARBOR, Wash. – Một sợi cáp quang dài hai km hiện nằm dưới đáy biển ngoài khơi Quần đảo San Juan có thể cách mạng hóa cách các nhà khoa học theo dõi và bảo vệ cá voi sát thủ có nguy cơ tuyệt chủng, cung cấp những gì các nhà nghiên cứu mô tả là “hàng nghìn tai trong nước” lắng nghe cùng một lúc.
Dự án đột phá, được tài trợ bởi Allen Family Philanthropies, thể hiện nỗ lực đầu tiên trong việc sử dụng cáp dưới nước được thiết kế đặc biệt để ghi lại các tiếng click và tiếng gọi tần số cao mà cá kình sử dụng để định hướng và săn mồi. Nếu thành công, nó có thể biến hàng ngàn dặm cơ sở hạ tầng cáp quang trải khắp Puget Sound và các đại dương trên toàn thế giới thành một mạng lưới giám sát động vật có vú dưới biển rộng lớn.
Mặc dù cáp quang trước đây đã được sử dụng để phát hiện các tín hiệu tần số thấp từ động đất, sóng thần và thậm chí cả cá voi xanh, nhưng việc thu thập âm thanh của cá voi sát thủ lại là một thách thức hoàn toàn khác.
Tiến sĩ Shima Abadi, giáo sư tại Trường STEM và Trường Hải dương học UW, cho biết: “Chúng tôi đã sử dụng công nghệ này cho các dải tần số khác nhưng đây là lần đầu tiên chúng tôi cố gắng vượt qua giới hạn và xem liệu chúng tôi có thể sử dụng công nghệ này để ghi lại các tín hiệu tần số cao hơn như tiếng kêu của cá kình hay không”.
Công nghệ này hoạt động bằng cách gửi các xung laser qua cáp để đo độ căng do tín hiệu âm thanh gây ra – cho dù là từ tiếng ồn xung quanh đại dương, tàu thuyền đi qua hay động vật có vú ở biển. Kỹ thuật đo về cơ bản khác với các thiết bị đo dưới nước truyền thống vốn phát hiện sự thay đổi áp suất tại một điểm duy nhất.
Abadi giải thích: “Chúng tôi đang sử dụng ánh sáng để lắng nghe âm thanh của chúng. “Có cáp quang ở khắp mọi nơi, đó là lý do tại sao chúng ta có Internet. Nhưng về cơ bản, chúng ta có thể sử dụng cùng một loại sợi để theo dõi động vật có vú ở biển.”
Bước đột phá thực sự nằm ở khả năng hoạt động của cáp như hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn trạm nghe riêng lẻ cùng một lúc.
Tiến sĩ Scott Veirs, chủ tịch của Beam Reach Marine Science and Sustainability, đã mô tả tiềm năng biến đổi: “Mục tiêu của dự án này không chỉ là (để) xác định xem cáp quang có thể nghe thấy tiếng gọi của cá voi sát thủ hay không, mà chúng tôi muốn xem liệu sau đó chúng tôi có thể xác định hoặc bản địa hóa nơi phát ra cuộc gọi hay không. Đó là điều bạn không thể làm chỉ với một chiếc điện thoại dưới nước.”
Cáp dài 2 km được triển khai ở eo biển Haro có thể được chia thành cái mà các nhà khoa học gọi là “điện thoại ảo” – các điểm nghe riêng biệt dọc theo toàn bộ chiều dài của nó.
“Vì vậy, nó giống như có hàng nghìn chiếc tai trong nước cùng một lúc để có thể nói rằng tôi không chỉ nghe thấy tiếng cá voi sát thủ mà còn ở trên đây, ở vĩ độ, kinh độ và độ sâu đó. Ồ và sau đó nó lại gọi, bây giờ nó sâu hơn một chút,” Veirs nói.
Việc theo dõi chính xác này có thể cung cấp dữ liệu vị trí theo thời gian thực đủ chính xác để xác định chính xác từng con cá voi khi chúng di chuyển và lặn, những khả năng không thể thực hiện được với công nghệ giám sát hiện tại.
Nhóm nghiên cứu không chỉ thu thập dữ liệu cho mục đích học thuật. Thông tin vị trí cá voi theo thời gian thực có thể có những ứng dụng thực tế ngay lập tức để bảo vệ quần thể orca Cư trú phía Nam đang bị đe dọa, với số lượng khoảng 75 cá thể.
Abadi nói: “Nếu chúng tôi có thể cho thấy khả năng phát hiện bất kỳ loại động vật có vú dưới biển nào và có thể tìm thấy vị trí của chúng trong thời gian thực, thì dữ liệu này có thể được sử dụng để tránh các cuộc tấn công của tàu hoặc cho mọi người biết rằng bạn phải giảm tốc độ ở một khu vực cụ thể hoặc họ cần tránh một khu vực cụ thể”.
Veirs đã phác thảo cả các ứng dụng bảo tồn ngắn hạn và dài hạn: “Điều đó có thể giúp hiểu các chính sách dài hạn như ồ, chúng luôn tìm kiếm thức ăn ở đây, có lẽ chúng ta nên bảo tồn ở khu vực đó. Hoặc ồ, chúng đang hướng về phía bắc, điều đó có nghĩa là bạn có thể thực hiện một số hoạt động đóng cọc về phía nam.”
Công nghệ này cuối cùng cũng có thể giúp các nhà khoa học trả lời các câu hỏi cơ bản về hành vi của cá kình bằng cách liên kết cách phát âm cụ thể với các hoạt động cụ thể – cho dù chúng là săn bắn, giao tiếp xã hội hay đi du lịch.
Abadi nói: “Những gì chúng tôi muốn làm về cơ bản là hiểu cách phát âm và liên kết điều đó với các hoạt động của chúng giống như cách phát âm này có liên quan đến loại hoạt động này”.
Để xác nhận công nghệ mới, các nhà nghiên cứu đang triển khai đồng thời nhiều hệ thống giám sát. Hệ thống neo thủy điện truyền thống sẽ cung cấp dữ liệu so sánh, trong khi hệ thống AIS và radar theo dõi hoạt động của tàu trên bờ. Máy ảnh đang ghi lại hoạt động trên bề mặt để liên hệ âm thanh với các hành vi có thể nhìn thấy được.
Cách tiếp cận toàn diện này sẽ cho phép các nhà khoa học xác minh rằng cáp quang đang phát hiện chính xác các cuộc gọi của cá voi đồng thời thu thập bối cảnh về những gì cá voi đang làm khi chúng phát ra âm thanh.
Cáp đã được triển khai vào cuối tuần và hiện đang ghi dữ liệu trực tiếp. Bây giờ đến trò chơi chờ đợi. Thiết bị sẽ vẫn ở dưới đáy biển cho đến khi các nhà nghiên cứu thu được đủ âm thanh của cá voi – cho dù việc đó mất vài ngày, vài tuần hay phải đợi đến năm sau khi cá kình quay trở lại khu vực.
Có lẽ hàm ý thú vị nhất là quy mô tuyệt đối của…
chia sẽ trên Twitter: Nghe Cá Kình Bằng Laser
