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marine biology

A shark bites one of the materials used in the research

防咬潜水服有望减少鲨鱼袭击伤害

Self portrait, Image credit: ABC/Che Chorley 澳大利亚研究人员用大白鲨和虎鲨测试新型防护面料,发现能显著减少危及生命的损伤 鲨鱼袭击虽然罕见,但一旦发生,对受害者和沿海社区的影响都极为严重。随着更多人居住在海岸附近并参与冲浪、潜水等海上活动,人类与鲨鱼的遭遇频率上升。为了在这些遭遇中显著减少危及生命的损伤,科学家正逐渐从致死性控制手段转向能够在保护人类的同时不伤害鲨鱼的创新技术。新一代具备抗咬性能的潜水服,或许能成为一种实用且非致命的解决方案。 弗林德斯大学(Flinders University)“南方鲨鱼生态学小组”的研究人员在胡文内尔斯教授(Professor Charlie Huveneers)领衔下,针对导致大多数致命袭击的两种鲨鱼,也就是大白鲨与虎鲨,测试了四种特制潜水服面料。在新南威尔士州初级产业与区域发展部鲨鱼管理项目的支持下,团队发现相较于传统氯丁橡胶,这些先进面料可以减少失血、组织损伤以及肢体丧失的风险。 Great white shark bites neoprene board during trials, Image credit: Predapix/Sam Cahir 从锁子甲到现代纤维 早期防护服采用锁子甲,能有效防咬,但笨重僵硬,不适合休闲使用。新材料引入超高分子量聚乙烯纤维,这种纤维也常见于帆船缆绳,市面上如Dyneema或Spectra。它重量轻、强度高,可与氯丁橡胶复合,使成品外观与穿着感接近普通潜水服,却多一层保护。 制造商会将抗咬面板有针对性地覆盖在动脉丰富的易受伤部位,肩膀和膝盖等关节则保持柔韧。这样的设计在不明显牺牲灵活性的情况下降低风险。加固区域的柔软度虽不如高端氯丁橡胶,但比锁子甲实用得多。 一位被鲨鱼吸引的科学家 对胡文内尔斯教授而言,这项工作源于毕生的热爱。孩提时代他就拿着一本鲨鱼书在学校做报告。他记得书里有一半写着“这点我们还不知道”。知识空白激起了他的好奇,而这股火花最终促成了他投身鲨鱼生态的职业生涯。如今他是研究大白鲨、虎鲨以及五百多种鲨鱼和一千二百多种软骨鱼的重要学者之一。 他提醒公众,除了备受关注的大型掠食者,许多不太知名的物种也面临严峻的保护挑战,例如杰克逊港鲨和深海鲨。他的研究力求在保障人类安全与保护鲨鱼之间取得平衡,尽可能避免致死性做法。 Dr. Charlie Huveneers holding bite-resistant material, Image credit: Predapix/Sam Cahir 在极端条件下的测试 团队将四种特制面料Aqua Armour、Shark Stop、ActionTX S和Brewster材料用于测试对象,这些鲨鱼体长可超过三米,咬合力足以造成灾难性伤害。若用较小的礁鲨,无法检验材料的极限。 为了模拟人类被咬情境,研究者把氯丁橡胶或抗咬面料缝制成小袋,内装模拟人体组织的泡沫,并附上一小块鱼肉以诱导鲨鱼咬合。如果不投饵,鲨鱼很少理会人造材料,难以收集到可比数据。 咬伤被分为浅表、中度、重度和危重四级。使用普通氯丁橡胶时,咬伤常导致大面积撕裂,泡沫被完全破坏。相比之下,抗咬面料能避免危重和重度损伤。虽然仍会出现穿刺和割裂,但泡沫保持完整。在真实袭击中,这种差异可能决定受害者是发生致命性大出血,还是只需处理可控的伤情。 减少失血与挽救生命 这些潜水服的主要优势在于可限制严重裂伤。治疗鲨鱼咬伤的医生证实,死亡的首要原因是失血而非压砸性伤害。胡文内尔斯教授解释说,使用普通氯丁橡胶,一处咬伤可能需要两百针缝合;而换成新面料,或许只需二十针。这一差距为急救争取了宝贵时间。 结果非常显著。许多情况下,泡沫几乎得到完全保护,而普通氯丁橡胶被撕成碎片。这类防护服无法阻止压砸性伤害,但通过减少严重出血或组织丧失,可以延长生存窗口并提高康复机会。 长期耐久性仍待评估。这些面料在反复拉伸、海水浸泡和日晒条件下的保护性能尚未被深入研究。制造商正继续探索这些问题,同时改进柔韧性而不降低防护效果。 超越防护的尝试:鲨鱼驱避器 抗咬潜水服只是工具箱的一部分。研究组也测试了三类驱鲨装置,磁性、嗅觉和电性。效果最明显的是电性驱鲨器,它们会产生微弱电场干扰鲨鱼的感知系统。 团队记录到戏剧性画面:鲨鱼以全速冲刺,在接触到电场的瞬间急转离开。即便在捕食模式下,这些设备也能将被咬风险降低约六成。磁性和嗅觉装置效果远逊。目前电性驱鲨器被认为是最有效的主动驱避选项。 A […]

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SnowyNight by Jialing Cai, Biologist, Ocean photographer, China

蔡佳灵(Jialing Cai):深入探索海洋生物学与水下摄影世界-专访2023年海洋摄影师年度大奖获奖者

Self portrait, Image credit: Jialing Cai 蔡佳灵(Jialing Cai):深入探索海洋生物学与水下摄影世界-专访2023年海洋摄影师年度大奖获奖者 在这次独家专访中,我们深入探讨了海洋生物学和水下摄影的迷人世界,对话的主角是2023年海洋摄影师年度大奖的获得者蔡佳灵(Jialing Cai)。佳灵,一位毕业于哥伦比亚大学,主修生态学、进化生物学和环境生物学的硕士,分享了她从学术研究到深海探险的独特旅程。她对海洋生物学和水下摄影的热情不仅显示了她与水下世界的深刻联系,而且还强调了海洋生物学中错综复杂且常被忽视的方面。 从讨论她意外地攻读硕士学位的经历,到黑水摄影的驚奇探险,这次访谈展现了科学探索与艺术表达的交融。佳灵的旅程体现了她对于探索和记录海洋未知奇观的深刻承诺,把她的学术背景转化成了一种神秘而美丽的海洋生命镜头,让我们所有人都能够欣赏到。 与我们一同深入了解蔡佳灵选择海洋生物学的背后灵感、她将摄影与科学研究相结合的过程、黑水摄影的刺激与挑战,以及她凭借一幅迷人的纸鹦鹉螺图像赢得2023年海洋摄影师年度大奖的故事。这次访谈不仅是关于捕捉未知之物的成就,更是关于理解和欣赏海浪之下生命的复杂织锦,以及个人成长和演变的过程。 Ghost, Image credit: Jialing Cai 教育背景:你能否分享一下你的学术经历,尤其是你为何选择在哥伦比亚大学攻读生态学、进化论和环境生物学硕士学位的决定?答:我今年5月在哥伦比亚大学完成了生态学、进化生物学和环境生物学(E3B)的硕士学位。这两年的研究生学习在智力上很有满足感,但最初我选择入学并非出于学术抱负,而是作为逃避我尚未准备好面对的现实。 作为本科生,我主修生物学,专注于海洋科学,并将水下摄影作为爱好。尽管我喜欢生物学,但我缺乏追求传统生物学相关工作的动力,比如在制药公司工作。2019年毕业后,我发现自己失业,但我不愿将此视为失败,仍对海洋生物学充满热情。唯一明确的道路似乎是将我的爱好变成职业。 我自信地(也许是天真地)设想了自己的职业生涯,成为一名自由水下摄影师,考虑了如出售照片打印品、获得赞助和开展工作坊等收入来源。计划制定后,我向家人寻求支持。他们既不懂生物学,也不懂摄影,却慷慨地资助了我最初的努力,包括相机装备、潜水设备和旅游费用。 我在2019年下半年专注于在中国的微博上建立社交媒体影响力,并撰写关于我遇到的海洋动物的科普帖子。将摄影与科学描述和个人观察相结合,证明对于科学传播非常有效,我在六个月内吸引了5万名粉丝。赞助商和主流媒体开始表现出兴趣,我觉得自己即将取得突破,但随后疫情爆发。被困在家中两年无法潜水,我面对了自己雄心的脆弱性和未来的不确定性。不愿面对竞争激烈的就业市场,我认为重返学校是我唯一的避难所。 尽管当时感到胆怯,但我对海洋生物学的热爱仍是我的核心身份。我选择哥伦比亚大学的E3B项目,作为我人生旅程上的一次绕道。最初不情愿的妥协转变为一次令人满意的经历。在两年内,我完成了鱼类学、鸟类学、哺乳动物学、爬行动物学、矿物学、昆虫学和植物学的课程。这段智力之旅与生命的进化之路平行。 作为一名经常在夜晚出海的浮游生物摄影师,我在黑暗深处发现了神秘和冒险。然而,我的学习让我更加欣赏陆地世界,从纽约市公园中的含羞草到我阳台上不起眼的树木。疫情减轻后,我毕业并恢复了水下摄影,对生命的相互连结和多样性有了新的看法。即使在陆地上,我也能从自然世界的简单元素中找到慰藉。 Fireworks, Image credit: Jialing Cai 海洋生物学背后的灵感: 是什么最初激发了你对海洋生物学的兴趣?这些年来这种热情是如何演变?答:在我人生的前18年里,我与海洋没有任何身体或精神上的联系。我在中国内陆城市重庆长大,我的父母并不特别喜欢户外活动,因此我成为一名水下摄影师的道路既是随机,也是自发。 在大学的海洋科学讲座中,我的教授讨论了一种被称为浮游动物的昼夜垂直迁移现象。本质上,浮游动物是一群微小的动物,它们在夜间从深水迁移到浅水区,黎明时再返回深海。它们在开阔海域每天都会进行数百甚至数千米的垂直迁移。 这个描述如闪电般击中了我。 我发现,要接触深海生物,并不必非得成为一位可以使用研究设施的深海生物学家,也不必拥有足够的财富去负担昂贵的潜水艇商业之旅。研究垂直迁移现象让我找到了一种更简单的方法:只需在夜晚时分待在海面上,等待这些生物自己上来找我。这听起来简直不可思议! 这个顿悟成为了我水下摄影背后的驱动力。我的目标是记录每晚上升到海洋表面的浮游动物,提供一种独特的深海探索方法。在我有机会深入深海之前,我计划在水面上漂浮,急切地等待这些深海来客,利用它们作为窗口窥探下面的深渊。 Immortal Jellyfish, Image credit: Jialing Cai 水下摄影与海洋生物学的结合: 你能否讨论一下你的水下摄影技巧如何补充你在海洋生物学方面的学术研究?答:我的硕士论文研究和我的摄影课程是截然不同的;前者着重于海底冰层的微观植物,而后者则着重于浮游动物。然而,我在海洋生物学方面的训练却是无价,它让我能够超越这些动物表面的形态和行为,深入探究它们的进化历史。在课堂上,这些生物不再仅仅是学习的对象,更成为具有审美吸引力的生命体。相反地,在潜水探险中,我不仅仅是观察活生生的动物;我还在见证自然界一个广阔、隐藏的叙事。我的海洋生物学学术背景和摄影技能相互丰富和推动,像DNA双螺旋的两股纤维一样交织在一起。 黑水摄影的魅力:你在黑水摄影中面临哪些挑战和兴奋,它如何提供关于海洋生物的独特视角?答:我对浮游动物的迷恋超出了它们与深海的联系。许多不同分类群的海洋动物在发育过程中都有一个浮游阶段,通常在进入成年栖息地之前涉及垂直迁移。因此,无论它们最终的生活环境如何——无论是珊瑚礁、深海海底还是潮间带——它们都以海洋幼虫的形式在公海中享有共同的早期生命阶段。这一事实使得黑水潜水类似于探索海洋广阔的苗圃。例如,当遇到通常生活在1000公尺以下、水深仅5公尺的幼年带鱼时,会令人震惊。即使是熟悉的海洋动物,其生命周期也笼罩在神秘之中。许多都经历了戏剧性的变形,幼虫的形态与成虫的形态截然不同,有时甚至看起来像是全新的物种。黑水摄影不仅加深了我与海洋的联系,也让我亲自观察并了解海洋物种复杂的生命周期。 SnowyNight, Image credit: Jialing Cai 拍摄纸鹦鹉螺 – 2023年海洋摄影师年度大奖: 你能分享这张获奖照背后的故事吗?答:这张摄影作品为我赢得了2023年海洋摄影师年度大奖,拍摄于2020年初,那时菲律宾塔尔火山刚刚爆发后不久的一次黑水潜水中。当时我遇到了一只雌性纸鹦鹉螺,这是一种属于阿尔戈鹦鹉螺科的章鱼,以其在公海的生活习性而闻名。雌性纸鹦鹉螺特别之处在于,它们演化出了一个用于产卵的壳。她当时正在乘坐一块漂浮木头的碎片在浑浊的海水中“搭便车”。我在拍摄这张照片时,水中的微小颗粒反射了我的手电筒光线,营造出一种耀眼迷人的效果,使人联想到飘落的雪花。在黑水摄影中,我们通常使用闪光灯在干净、黑暗的背景下凸显主体。但在这个案例中,我的闪光灯意外地照亮了相机和主体之间的空间,显现出周围所有的微粒。这些微粒不是表现了自然灾害后的混乱,而是为图像增添了一种宁静且近乎童话般的氛围,就像是在一个雪夜中所拍摄的场景。 在水下摄影,尤其是黑水摄影,我们经常寻找像外太空一样清澈的水域。我们往往忽略悬浮颗粒的重要性,例如沙粒、有机物和微生物,它们是海洋生态系的重要组成部分。这些颗粒通常会被忽略或被删除,但它们是海洋食物网的基础。如果海洋完全透明,它就无法支持如此丰富的生命多样性。这幅图像中的“雪花”提醒我们这些经常被忽视却至关重要的海洋元素。 你获奖作品中的影响因素:作为2023年海洋摄影师年度大奖得主,你那张纸鹦鹉螺的照获奖片,非常引人注目。你能分享一下日夜垂直迁移在这幅特定作品中扮演了什么角色吗?答:我的图片中的纸鹦鹉螺是公海中的活跃游泳者,不像受水流影响的浮游生物。它是典型的掠食者,以小型浮游动物为食。在白天,这些微小的浮游生物会退到深处,以躲避鱼和纸鹦鹉螺等视觉掠食者。然而到了晚上,景象却发生了巨大的变化。在黑暗的掩护下,浮游生物集体迁移到水面,将其变成一个活跃的狩猎区。纸鹦鹉螺和其他掠食者在这里搜寻水域,使其成为观察和摄影的理想时刻和地点。这种夜间活动很可能就是我能够捕捉到这只特别纸鹦鹉螺的原因。 火山爆发后,水变得异常混浊,充满了悬浮颗粒。在水下摄影,此类颗粒通常会引起反向散射,这是一个通常会避免的效果,因为它会使影像变得混乱并有损其美感。然而,我并没有试图消除反向散射,而是将其融入我的作品中。我的目的是利用反向散射来突出水中无所不在的沙粒、有机颗粒和其他小生物,从而增强照片的整体叙事性和深度。

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SnowyNight by Jialing Cai, Biologist, Ocean photographer, China

Jialing Cai: A Deep Dive into the World of Marine Biology and Underwater Photography – An Interview with the Ocean Photographer of the Year 2023

In this exclusive interview, we delve into the captivating world of marine biology and underwater photography with Jialing Cai, the esteemed Ocean Photographer of the Year 2023…

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