Hayvan Göçü Çalışmalarında Biyotelemetri Kullanımı

Hayvan taksonlarının çok çeşitli göçmen davranışları bilim camiasını her zaman büyülemiştir. Biyotelemetri, altta yatan fizyoloji hakkında bilgi veren güçlü bir araçtır. Sadece göç hareketlerini değil, abiyotik değişkenleri, kalp atış hızı veya vücut ısısı gibi iç parametreleri de izler.

Biyotelemetri ve Hayvan Göçü Çalışmaları

Biyotelemetri cihazı göç eden hayvanlara yerleştirildiği zaman hayvanın doğal ortamına müdahale edilmeksizin ve sürekli olarak takip edilmesini sağlar (Bridger ve Booth 2003; Bowlin ve ark. 2005; Axelsson ve ark. 2007). Telemetrik cihazlar harici olarak bağlanabilir veya implant olarak yerleştirilebilir; implant yöntemi, çıkıntı yapan veya fiziksel olarak sınırlandıran izleme cihazlarına bağlı oluşan stresi azaltma eğilimindedir (Axelsson ve ark. 2007). Biyotelemetri, çok çeşitli vücut boyutlarındaki hayvanların göç hareketlerinin uzaktan izlenmesini sağlar. Ayrıca, 1 gramdan daha az olan vericiler, kuşların kalp atış hızlarını, solunum hızlarını ve kanat çırpma sıklığı gibi fizyolojik parametreleri de ölçebilmektedir (Cooke ve ark. 2004; Bowlin ve ark. 2005).

Biyotelemetri cihazları; omurgasızlar, balıklar, kuşlar ve memeliler için mevcuttur (Görsel 1). Vericiler, çevreye bağlı olarak sinyal iletme yeterlilikleri bakımından farklılık gösterir. Karada veya tatlı sularda yapılan çalışmalar için radyo vericileri kullanılmaktadır ancak tuzlu sularda ultrasonik cihazlar genellikle daha güvenilirdir (Cooke ve ark. 2004). Radyo vericilerinin radyo frekansları, sinyal iletimi mesafesi ve karmaşıklığı açısından ultrasonik sinyallerden daha üstündür ancak kısa mesafeli iletimler için ultrasonik iletişim kullanılmaktadır (Wolcott 1995; Cooke ve ark. 2004).

Dylan Kesler, Wikipedia Commons

Biyotelemetri cihazları ile elde edilecek veri miktarı şaşırtıcıdır. Vücut sıvılarının tuzluluğu ve sıcaklık gibi iç değişkenler izlenebilir (Lydersen ve ark. 2002; Cooke ve ark. 2004); küçük mikrofonlar beslenme ve sosyal aktiviteleri anlamak için kullanılabilecek ses bilgilerini kaydeder ve sürekli gelişen kamera ekipmanları görsel bilgi sağlar (Wolcott 1995; Cooke ve ark. 2004). Ayrıca, sucul organizmaların yüzme derinliği su basıncına dayanarak tahmin edilebilir (Cooke ve ark. 2004). Sensörler, göçmenlerin bulunduğu dış ortamların sıcaklığı, ışık koşulları ve ortam su ise tuzluluk seviyesi gibi abiyotik değişkenleri de kaydedebilir (Bridger ve Booth 2003; Cooke ve ark. 2004).

2007 yılında Axelsson ve arkadaşları, araştırmacıların hayvanlarda kan akışını ve kan basıncını hassas bir şekilde ölçmelerini sağlayan ve vücut içine yerleştirilebilen yeni bir biyotelemetri teknolojisi geliştirdiler. Bu teknoloji, hayati fizyolojik ölçümleri hayvana en az rahatsızlık verecek şekilde kaydeden ve çığır açan bir yaklaşımdı. Bilim insanları artık çeşitli türlerin kardiyovasküler süreçlerini kaydedebiliyorlar. Bu muhtemelen canlıların göç sırasındaki enerji tüketimleri ve kardiyovasküler yüklerinin daha iyi anlaşılmasına yol açacaktır.

Araştırmalarda Biyotelemetri Uygulamaları

Omurgasızlar

Kabuklularda biyotelemetri kullanımı bazı durumlarda fırsatlar sağlarken bazen de zorluklar çıkarır. Araştırmacılar vericileri sert dış iskelete kolayca bağlayarak hayvanın konumunu ve hareketlerini kaydedebilir. Dış kabuğun hemen altında bulunan kas dokusuna erişmek ve aktivitesini kaydetmek de mümkündür. Ancak iç dokulardaki kas aktivitelerini izlemeye çalışırken zorluklar ortaya çıkar. Sert dış iskelet, elektrotları kaslara cerrahi olarak yerleştirmeyi oldukça zorlaştırır. Sensörlerin yerleştirilmesi dış iskelete veya dolaşım sistemine zarar verebilecek stresli bir ameliyat gerektirir. Dahası birçok kabuklu, dış iskeletini değiştirirken ona bağlı olan vericiyi de çıkarıp atmış olur (Wolcott 1995).

Biyotelemetri, bütün bu sınırlılıklarına rağmen sualtı kabukluları hakkında büyüleyici bilgiler sağlamıştır. Wolcott (1980) tarafından yapılan bir çalışmada, doğrudan gözlemin imkansız olduğu sualtında, hayalet yengeçleri (Ocypode quadrata) izlendi. Biyotelemetri radyo vericilerinin kullanımı, araştırmacılara hayvanların aktivite kapasitesi, termoregülasyonları, hareketleri ve kalp atış hızları hakkında veri sağlamıştır (Wolcott 1980; Wolcott & Hines 1989).

Balıklar

Balığın görsel olarak izlenmesi imkansız olmasa da zorlayıcı olan bir takson örneğidir. Kaseloo ve arkadaşları (1992) balıklarda kas kasılmalarının kuvvetini ve süresini ölçmek için elektromiyogram kullanan biyotelemetrik teknikler geliştirdiler. Bu verileri kuyruk vuruşu sıklığı ile bağlantılı olarak kullanıp çeşitli çevre koşullarında yüzme yeğinliğini etkili bir şekilde kaydedebildiler. Ayrıca araştırmacılar, doğal ortamlarında yüzen balıkların oksijen tüketimini de ölçerek bu hareketin metabolik gereksinimlerini tahmin etmek için veri topladılar. Son zamanlarda, çalışmalar köpekbalıklarının büyük ölçekli hareketlerini izlemeye yönelmiştir. Weng ve arkadaşları (2005), uzun yıllar boyunca somon köpekbalığının (Lamna ditropis) hareketlerini takip etmek için Smart Position Only Tags (SPOT) etiketlerini (E.N. Bu etiketler hayvanın konumu, hızı ve su sıcaklığı ile ilgili bilgileri kesintisiz olarak gönderir, hatta hayvanın izlediği yol internetten canlı olarak izlenebilir.) kullanmışlardır (Görsel 2). Etiketteki verici nispeten küçüktür ve etiket somon köpekbalıklarının sırt yüzgeçlerine bağlanabilir. Verici bir Argos uydusuna sinyaller gönderir, bu da daha sonra bilgiyi iletir, böylelikle köpekbalıklarının uzaktan takip edilmesini sağlar (Voegeli ve ark. 2001; Weng ve ark. 2005). SPOT etiketlerinin kullanılmasıyla bu hayvanların göç yollarının genellikle yarı arktik bölgeden subtropikal bölgelere olduğu ve bazı köpekbalıklarının iki yıldan daha az bir sürede 18.000 km'den fazla yol katettikleri ortaya çıkmıştır (Weng ve ark. 2005).

Dave Clausen, Wikimedia Commons

Kuşlar

Hafif vericiler, kuşların yüksek irtifa uçuşlarını araştırmak için tasarlanmış bir çalışmada kullanıldı; bu vericiler yetişkin yabani akyanaklı kazlara (Branta leucopsis) bağlanarak bu hayvanların sonbahar göçleri sırasındaki fizyolojik değişiklikleri belirlendi. İlginç bir şekilde, kuşlar bu uydu vericilerini gagaları ile kanat tüylerinin altına itti, böylece telemetri ekipmanından kaynaklanan aerodinamik direnci azalttı. Araştırmacılar, doğal koşullar altında uçan kazların kalp atış hızının, çift işaretli su (E.N. İzleme amacıyla, içindeki oksijen ve hidrojenin izotoplarıyla değiştirildiği su.) veya rüzgar tüneli kullanılarak bulunan önceki tahminlerden önemli ölçüde düşük olduğu sonucuna vardılar (Butler ve ark. 1998).

Memeliler

Leon ve arkadaşları (2004), cerrahi olarak yerleştirilen biyotelemetri cihazlarının kemirgenlerin büyüme şekilleri ve biyolojik saatleri üzerine etkisini araştırdılar. Sonuçlar, vericiyi yerleştirmek için kullanılan anestetik maddenin başlangıçta vücut kütlesini etkileyebileceğini gösterdi ancak yazarlar bu etkinin türe özgü olabileceğini öne sürdüler. Son yıllarda biyotelemetri, nesli tükenmekte olan yabani hayvanların uzaktan izlenmesi konusunda ilgi çekici bir bakış açısı sağlamıştır. Araştırmacılar risk altındaki türlere güvenli bir şekilde erişip biyotelemetri vericilerini takabildiğinde, elde edilen veriler canlıların fizyolojik durumu hakkında ölçülebilir bilgiler ve çevresel tehditlerle ilgili ipuçları toplanmasın sağlayabilir. Biyotelemetri özellikle hayvanların davranışları, biyolojisi, hareket şekilleri ve hayatta kalmaları hakkında bilgi edinmek için kullanılmaktadır. Biyotelemetri teknikleri şimdiye kadar Afrika yabani köpekleri (Lycaon pictus), çakallar (Canis latrans), vaşaklar (Lynx rufus), Lower Keys bataklık tavşanı (Sylvilagus palustris hefneri), İber vaşağı (Lynx pardinus) ve orman rengeyiği (Rangifer tarandus caribou) gibi hayvanları koruma çabalarında kullanılmıştır (Cooke 2008). Yöntem ve teknoloji daha da geliştikçe, biyotelemetrinin koruma çalışmalarında daha yaygın olarak kullanılmaya devam etmesi muhtemeldir.

Olası Sınırlamalar

Bilim insanlarının çoğu, vericilerin hayvanların enerji ve davranışları üzerindeki etkisini azaltmak için radyo vericisinin üzerindeki canlının vücut kütlesinin %2-5'ini geçmemesi gerektiği konusunda hemfikirdir (Adams ve ark. 1998; Cooke ve ark. 2004). Vücut içine yerleştirilen biyotelemetri vericilerinin genç Chinook somonunun (Oncorhynchus tshawytscha) davranışı ve fizyolojisi üzerindeki etkisini araştıran bir araştırmada, vericilerin olumsuz etkilerinin hem verici kütlesi hem de canlının gelişimsel evresi ile ilişkili olabileceğini buldular (Adams ve ark. 1998). Bu çalışma, hayvanının vücut kütlesinin %4 ila 10'u kadar olan biyotelemetri vericilerinin uygun olmadığını ve yüzme yeteneğini önemli ölçüde azalttığını göstermiştir. Çalışma ayrıca cihazların nasıl yerleştirildiği konusunda da farklılıklar olduğunu gösterdi; cerrahi olarak yerleştirilen vericilerin mideye yerleştirilen vericilerden daha az zararlı olabileceğini öne sürdü. Muhtemelen, gastrik olarak yerleştirilen vericiler yeme davranışını etkileyerek enerji alımını ve yüzme yeteneğini etkiliyordu (Adams ve ark. 1998).

Verici boyutu, böcekler üzerindeki çalışmaları da etkilemektedir, şimdiye kadar bu çalışmalar daha büyük bireylerle sınırlı kalmıştır. Pil boyutu genellikle verici boyutunu da sınırlamaktadır; tabii ki kütle ve pil ömrü arasında da ezeli takas ilişkisi vardır. Küçük piller küçük organizmaları incelemek içindir ancak hızlı bir şekilde tükenmeleri muhtemeldir. Buna rağmen, araştırmacılar, çöl çekirgesi (Schistocerca gregaria) gibi bir dizi tür hakkında veri toplayabilmişlerdir ki bu parazit ve haşere kontrolü için değerli bilgiler sağlamıştır (Cooke ve ark. 2004).

Etiketli bireylerle iletişimin kaybolmasının birkaç nedeni vardır. Daha büyük hayvanlarda, biyotelemetri radyo vericilerinin arıza vermesi pilin tükenmesinden kaynaklanabilir. Ayrıca göçmen hayvanların avlanması durumunda vericilerin yok edilmesi de mümkündür. Temas kaybı biyologlar için çözümsüz bir durum oluşturur çünkü bir araştırmacının hayvan bulunmadan radyo arızasının kaynağını kesin olarak belirlemesinin yolu yoktur (White 1983).

Sonuç

Biyotelemetri, hayvan göçlerinin büyüleyici dünyasını anlamamızı sağlamıştır. Organizmaları doğal ortamlarında uzaktan takip etme fırsatları sunmuştur. Bu teknoloji, nesnel, ölçülebilir verilerin en az insan müdahalesiyle, organizmaların doğal ortamlarında elde edilebileceğini kanıtlamıştır. Teknoloji geliştikçe biyotelemetri cihazlarının daha da küçülmesi ve hatta daha fazla fizyolojik veri elde etme yeteneğini kazanması muhtemeldir. Böylece, bilim insanları bu yöntemin daha küçük organizmalarda ve daha zorlu senaryolarda çalışmasını umabilirler.