解码鲨鱼
通常，海滩游客唯一关心的是鲨鱼的背鳍划过水面的景象。但是，对于威廉玛丽弗吉尼亚海洋科学研究所渔业科学助理教授凯文·翁来说，最有趣的是发生在水面以下的平凡行为。
“我们对野生鲨鱼的生物学知之甚少，”翁说。“对于陆生动物，你可以用双筒望远镜观察它们几个月，了解它们什么时候吃、吃什么。但当你把动物放回海洋时，它就消失了。如果我们能够在几天、几周甚至几个月的时间里测量动物在自然栖息地的心率和活动，我们就能更好地理解进食和睡眠等周期。”
整个夏天，他都在瓦查普雷格的VIMS东海岸佳博体育测试了两种测量鲨鱼心率和运动的创新方法——后者得到了物理学专业学生威廉·兰尼（William Laney）和计算机科学专业学生本·鲍威尔（Ben Powell）的帮助，后者提供了追踪鲨鱼水下加速度的硬件和数据专业知识。虽然这不是鲨鱼第一次栖息在佳博体育的水箱里，但这是鲨鱼研究的第一个夏天。
“心率监测技术实际上是很新的，已经被证明在鱼类身上很成功，但在鲨鱼身上却没有，”翁说。“加速度计的真正新颖之处在于，我们让本科生为我们定制了标签。”
{{youtube：中：左|lMoYGaeuXew，从小厅到东岸}}
擅长加速测量
就像许多伟大的想法一样，翁与兰尼和鲍威尔的合作源于对小大厅创客空间的参观。
W&M大学物理学助理教授、创客空间（Makerspace）的联合创始人沃特·德康林克（Wouter Deconinck）说：“凯文一直在努力解决的问题是，商业上可用的加速度计标签非常昂贵，而且很多都不能充电，所以你只用一次就够了。”“威廉所能做的就是用现成的组件制作标签，这些组件现在可以买到，因为这种制造商运动正在发生，这使得它便宜了很多。”
Deconinck估计，这种加速度计的价格在150美元到200美元之间（相比之下，商业标签的价格高达2000美元）。他们自己设计的定制标签实际上是一系列比信用卡还小的堆叠板，每一层都由Laney设计用于不同的目的，然后由Powell编程以优化代码并延长电池寿命。一旦制作完成，标签和电池就被塞进防水的收缩包管里，并固定在鲨鱼的背鳍上，然后把鲨鱼放回佳博体育甲板上的一个大型室外水箱里。
德康尼克说：“我们不仅测量了左右、前后、上下的加速度，还测量了翻滚、俯仰和偏航，以及温度和水压，这样我们就可以推断出鲨鱼的深度。”“这些都是试图了解鲨鱼发生了什么的重要变量。”
Weng希望有一天能添加到标签上的另一个组件是氧气传感器，这种传感器目前还没有在加速度计标签上商业化。
“这将告诉我们很多关于动物如何利用环境的信息，”翁说。“例如，在切萨皮克湾，有些地方氧气含量高，有些地方氧气含量很低。这是非常动态的。很明显，由于鱼类从水中获取氧气，如果你有一个氧气含量低的区域，它可能会影响它们的活动。所以这是威廉正在研究的事情。”
回到小大厅，德康尼克也在探索将标签商业化的可能性，不过，为了与创客空间的传统保持一致，标签的设计仍然是那些对它感兴趣的人的公平游戏。
“这个项目表明，创客空间不仅是学生和课堂教学的资源，也是研究的资源，”Deconinck说。“这是一个完全脱离创客空间的项目的完美例子，现在它可以从美国国家科学基金会（National Science Foundation）等组织获得外部资金，并拥有自己的生命。”如果没有创客空间，这一切都不会发生。”
{{youtube：中：左|HFcoQLm33TM， Wachapreague的鲨鱼研究}}
提前一步
对人类来说，脉搏似乎是最简单的生命体征。鱼类和鲨鱼的情况正好相反。
“我们可以通过人的皮肤接收到心脏的电信号，”翁说。“对于鱼或鲨鱼来说，这是不可能的——它们在水里，皮肤很厚，它们有鳞片或小齿。”
代替听诊器，科学家已经开发出一种方法，通过手术将一个带有脉冲测量电极的小标签插入动物体内。这种方法在自由游动的硬骨鱼身上被证明是可行的，但在鲨鱼身上却行不通——直到今年夏天。
翁说：“测量鲨鱼的心率比测量硬骨鱼类要困难得多，因为鲨鱼的心脏周围有一个软骨盒，它阻挡了电信号。”“所有器官的结构和动物内部的形状也有所不同，这使得在鲨鱼身上找到标签变得更加困难，所以我们正在做的很多工作都是试图将标签保持在动物体内的正确位置。”
尽管存在诸多障碍，但之前已经通过手术将电极植入鲨鱼体内来测量心率，但过去的研究项目要求将鲨鱼连接到一台机器上，并固定在机器上才能记录结果。
翁说：“你可以得到非常棒的数据，但你不能把动物放回水里，让它到处游。”“所以这是一个很好的下一步。”
这是重要的一步，因为有可能在同一动物身上同时测量心率和运动（通过加速度计）——这些信息可以帮助科学家了解与其他动物相比，鲨鱼的心率是如何基本运作的。
“了解鱼的心率意味着什么比了解哺乳动物要复杂一些，”翁说。“想象一下，当你需要更多的氧气时，比如当你在锻炼时，你的心率就会加快。但是有两种方法可以增加血流量——泵得更快或者泵得更大。有些鱼的心脏每次跳动都会泵出更多的血液。所以我们需要弄清楚这些动物的活动水平和心率之间的关系，以便知道如何解释心率记录。”
随着研究的继续，翁希望对这方面有更多的了解，随后的项目可能会在一个受控制的自然环境中进行更长时间的测量，比如中生态环境。
“如果我们能找到一个有良好中观环境的地方，我们可能会收集几个月的数据，看到各种各样的日常和月亮周期，”翁说。“所以这是一个巨大的进步，现在能够测量自由游动的鲨鱼的心率，而不仅仅是一个固定的鲨鱼。”
