把全球最小電腦「鎖」在蝸牛背上,動物學家發現光照強度保護了白色蝸牛不被捕食

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為蝸牛配一台電腦聽起來像是卡通裡才會發生的可愛場面,不過最近,位於南太平洋大溪地的蝸牛們真的背上了全世界最小的微型電腦,這些時刻陪伴蝸牛們的電腦記錄了它們的棲息環境數據,科學家們從中還揭秘了一項生物學的「未解之謎」。

背起小型電腦的蝸牛名叫玫瑰蝸牛,顧名思義,其背上的殼是玫瑰一樣的棕紅色,以食肉為生。玫瑰蝸牛於1970 年代被引入大溪地所在群島,引入目的是控制另一種入侵者——巨型非洲陸蝸牛。但是玫瑰蝸牛繁殖快、殺傷力強,導致了島上的許多樹蝸牛的滅絕,但神奇的是,一種白色殼的小蝸牛Partula hyalina(P. hyalina )意外的活了下來。

這種白色的小蝸牛Partula hyalina到底有什麼過人之處呢?科學家們百思不得其解。不過最近,透過這些世界上最小的電腦收集的太陽能資料,研究者們發現了「倖存蝸牛」逃生的秘密。他們的研究結果發表在6 月的Communications Biology 上。

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大溪地白殼蝸牛的生存「未解之謎」

2012 年,密西根大學的研究員辛迪·比克(Cindy Bick) 博士還是一名研究生時,她就開始與生態學和進化生物學教授Diarmaid Ó Foighil 一起調查P. hyalina 得以存活的」未解之謎」。他們一起在2014 年發表了一篇論文,表明該物種更豐富的後代是它比其他物種更好生存的原因之一。但這顯然還並不是P. hyalina 能活下來的關鍵原因。

大多數陸生蝸牛喜歡陰涼處。與許多物種一樣,黑殼的玫瑰色狼蝸牛如果放在陽光下會大量吸收太陽光照,並因此失去水分像肉乾一樣變乾。但Bick 博士在20 世紀早期一位研究人員的田野期刊上進行研究時讀到, P. hyalina 經常被發現在森林邊緣活動,那裡的樹木稀疏,光照也更加強烈。

Bick 博士和Ó Foighil 博士因此提出了這樣的一個假設:P. hyalina 的乳白色外殼能夠反射太陽光,因此能夠在更強的陽光下生存,因此,他們可以在陽光較多的森林邊緣活動,這就可以成為一個遠離食肉蝸牛的避風港。

兩位動物學家開始就此假設尋找驗證方式,能否有一種方法來測量每隻蝸牛每天接受多少陽光。為此,他們在校園內與David Blaauw 的工程實驗室取得了聯絡,希望他們能夠製作一台微型電腦,並將其放置到大溪地的食肉蝸牛身上。Bick 博士的提議很有吸引力——有機會在現實世界中測試感測器,並協助一個可以野生動物保護專案。

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製造全世界最小的微型電腦,再裝進蝸牛殼

Blaauw 博士的團隊接受了這個工程挑戰——製造世界上最小的感測器。為了特別替蝸牛準備感測器,Blaauw 博士的實驗室添加了一個具有太陽能電池的微型能量收集器,以便感測器可以在陽光下為電池充電。他們將系統包裹在環氧樹脂中,讓感測器可以防水,保護它免受強光照射,並緩衝普通蝸牛的粗暴生活。

他們順利製造出了這台世界上最小的具有電池的電腦:一個2×5×2 公釐的感測器,比蚜蟲稍大,這些微型電腦可以透過感測器接收可見光數據,並透過無線電傳輸。

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不過,讓這台電腦順利運行,研究者們還需要解決一個大問題,能源問題。Inhee Lee 現在是匹茲堡大學電氣和電腦工程助理教授,當時是Blaauw 博士實驗室的研究員,他解決了這個難題。Lee 博士和Blaauw 博士使用了,測量光照量的同時也將其轉換為電腦工作的能量。

另一個問題是,如何將這種感測器牢固的固定在蝸牛背上。科學家們的「小白鼠」是在密西根花園中發現的一些「本地」蝸牛,研究人員首先嘗試用磁鐵和魔術氈將電腦黏在外殼上,但未能成功,直到他們弄清楚如何將金屬螺母黏在蝸牛外殼上並將感測器鎖入螺母中。然後蝸牛和它們的小乘客也準備好了經受各種模擬元素(水桶)的考驗。

數據為善,保護瀕危物種棲息地

2017 年8 月,Bick 博士和Lee 博士帶著55 個感測器抵達大溪地。他們在當地蝸牛動物學家Trevor Coote的帶領下,順利將這些蝸牛感測器裝在食肉蝸牛殼上;鑑於P. hyalina蝸牛的數量不多,科學家們沒有打擾這些乳白色的脆弱小生命,只將感測器裝在了他們棲息的樹葉底下。

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每天,研究人員都會追蹤蝸牛數小時,以確保它們沒有「斷線」,了解這些不同的蝸牛接受了多少陽光。

這些感測器帶來的數據支持了最初的假設。一段時間的數據顯示,P. hyalina 棲息地的感測器接收到的陽光平均是玫瑰蝸牛的10 倍。這證實了更強的光照條件可以保護白殼的蝸牛免受玫瑰食肉蝸牛的侵害。

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「我在這些環境中長大,聽過關於動植物的神話和故事,如果我們不迅速採取行動保護它們,它們要嘛已經滅絕,要嘛即將滅絕,」Bick博士補充說,她希望這項研究能夠支持她們在該群島更好的保護P. hyalina 太陽避難棲息地。

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