蜗牛携带着世界上最小的计算机,帮助解开大灭绝幸存者之谜

玫瑰色狼蜗牛配备密歇根微型计算机系统

一只玫瑰色狼蜗牛标记在塔希提岛的Fautaua-Iti Valley网站上的密歇根微麦电脑系统。信用:inhee Lee

这项研究使人们对本地蜗牛的生存有了新的认识,这对塔希提文化和生态以及生物学家研究进化很重要。

20世纪70年代,一种外来食肉蜗牛的引入使南太平洋社会群岛的50多种树蜗牛灭绝Partula hyalina活了下来。

现在,由于密歇根大学生物学家和工程师与世界上最小的计算机的工程师之间的合作,科学家了解为什么:p . hyalina能比它的捕食者忍受更多的阳光,所以它能坚持在阳光充足的森林边缘栖息地。

Kensall D. Wise电气工程和计算机科学学院教授David Blaauw说:“我们得到了以前没有人能得到的数据。”“那是因为我们有一个很小的计算系统,小到可以粘在蜗牛身上。”

Michigan Micro Mote(M3)被认为是世界上最小的完整计算机,由Blaauw Co-Led队在2014年宣布。这是它的第一个现场申请。

Partula凯丽娜蜗牛旁边密歇根微麦电脑系统

在塔希提岛的森林边缘栖息地,一只透明圆叶蜗牛躺在一片野红姜叶上,旁边是密歇根微型计算机系统。信用:inhee Lee

“传感电脑正在帮助我们了解如何保护岛屿的地方性物种,”收到博士学位的辛迪贝克说。2018年U-M的生态和进化生物学。“如果我们能够通过适yabo124当的保护措施映射和保护这些栖息地,我们可以弄清楚方法以确保物种的生存。”

p . hyalina由于其独特的颜色,波利尼西亚人在文化上是重要的,使其在壳牌休闲和珠宝中使用的吸引力。树蜗牛在岛屿森林生态系统中也发挥着至关重要的作用,是占原生格拉西的主要群体。

社会岛的蜗牛是如何被消灭的

巨型非洲陆地蜗牛被引入社会群岛,包括大溪地,培养为食物来源,但它成为一个主要的害虫。为了控制其人口,农业科学家于1974年推出了玫瑰狼蜗牛。但不幸的是,61名已知种类的本地社会岛屿树蜗牛的大部分都是玫瑰狼的牺牲品。p . hyalina是仅有的五名野外幸存者之一。由于其岛上的多样性被称为“蜗牛世界的达尔文雀”,如此多的Partula物种的消失对研究进化的生物学家来说是一个打击。

“流行的树蜗牛从未遇到过掠夺者,如外星人玫瑰色狼蜗牛,然后是故意介绍。它可以爬树,非常迅速将大部分山谷人口驱动到当地灭绝,“DiaRMAIDóFoighil说,u-M博物馆博物馆生态学和演化生物学和策展人教授。yabo124

Inhee李

Inhee Lee是匹兹堡大学的助理教授,也是密歇根工程学院的校友,他将密歇根微型粒子计算机系统安装在一片有透明叶蜗牛的叶子上。信贷:辛迪比克

2015年,ófoighil和bick假设这一点p . hyalina它独特的白色外壳可能会给它在森林边缘栖息地提供一个重要的优势,因为它能反射而不是吸收光辐射水平,而光辐射水平对它的深色外壳捕食者来说是致命的。为了测试他们的想法,他们需要能够跟踪光照水平p . hyalina而面色红润的狼蜗牛经历了典型的一天。

在塔希提岛的实地工作显示p . hyalina能多拿10倍的光吗

Bick和ófoighil想要将光传感器连接到蜗牛,但是使用商业上可用芯片制造的系统会太大。Bick找到了一个只有2x5x2 mm的智能传感器系统的消息,开发人员在她自己的机构。但可以改变感觉光吗?

“了解生物学家在想什么,他们需要什么,这很重要,”匹兹堡大学(University of Pittsburgh)电子和计算机工程助理教授李仁熙(Inhee Lee,音)说。他于2014年获得了密歇根大学电子和计算机工程博士学位。Lee在研究中采用了M3。

Fautaua谷

在大溪地的Fautaua-Lti谷网站,其中进行了这项研究,包括穿过雨林的开放式小径。捕食者玫瑰色狼蜗牛位于路径的两侧。信贷:辛迪比克

第一步是弄清楚如何测量蜗牛栖息地的光强度。当时,该团队刚刚向M3系统添加了一个能源收割机,以使用微小的太阳能电池为电池充电。Lee实现了他可以通过测量电池充电的速度连续测量光线水平。

在经过当地密歇根州蜗牛的测试后,50个m3在2017年到达了塔希提岛。比克和李与特雷弗·库特(Trevor Coote)合作。库特是著名的野外保护生物学家,也是研究法国波利尼西亚蜗牛的专家。

该团队直接将传感器粘在玫瑰狼蜗牛上,但p . hyalina是受保护的物种,需要采用间接的方法。它们是夜行动物,通常在白天睡觉,而贴在树叶下面。研究小组利用磁铁,将m3分别放置在休息树叶的顶部和底部p . hyalina.在每天结束的时候,Lee通过无线方式下载了每一个mp3上的数据。

Tiaperuiiti山谷

Cindy Bick在Tahiti的Tipaerui-Lli Valley山谷网站中检查了植物区系列,这是一个边缘森林栖息地,其中Partula凯丽娜蜗牛生存。信用:Trevor Coote

在中午的时候p . hyalina它们的栖息地平均接收到的阳光是玫瑰色的狼螺的10倍。研究人员怀疑红狼没有冒险到森林边缘足够远的地方捕捉猎物p . hyalina因为在太阳变得太热之前,他们无法逃到荫凉处。

“M3真的打开了我们可以用无脊椎动物行为生态学的窗口,我们只是在那些可能性的山脚下,”ófoighil说。

参考:2021年6月15日,“毫米大小的智能传感器显示,一个太阳避难所保护树蜗牛Partula hyalina免于被铲除”,通信生物学yabo124
DOI: 10.1038 / s42003 - 021 - 02124 - y

该项目已经促进了工程与生态学和进化生物学跟踪君主的后续合作。yabo124

杂志上的文章通信生物学yabo124标题为“毫米大小的智能传感器揭示了一个太阳能避难所保护树蜗牛透明Partula透明。”

该项目由U-M的Mcubed计划提供支持,以刺激和支持跨学科团队之间的创新研究。额外的资金由生态和进化生物学系,由国家科学基金会和扶手有限公司提供给Blaauw Lab的资金。yabo124

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