新一代微型追踪标签为了解小鱼的生活提供了新的视角

对于世界各地的生物学家来说，小型便携式声学、无线电和卫星追踪标签的发明彻底改变了他们对动物去向和生活方式的理解。但达尔豪斯大学（位于新斯科舍省）的生物学家罗伯特·伦诺克斯表示，这项技术的局限性意味着他们只研究了水下生命的一小部分。

以三角洲胡瓜鱼（Hypomesus transpacificus）为例。这种细长的银色鱼类平均只有2.5英寸长，仅存在于加利福尼亚州的萨克拉门托-圣华金三角洲。几千年来，这些鱼群在三角洲浑浊的水域中大量穿梭，有效地支撑了整个流域的食物网。然而，在过去的一个世纪里，污染、入侵物种和过度抽水破坏了生态系统的稳定，将这种微小的三角洲胡瓜鱼推向了灭绝的边缘。

为了帮助这种鱼类恢复，科学家们希望恢复三角洲并管理水流过陆地的方式，同时通过孵化场饲养的胡瓜鱼来增加种群数量。但为了将精力集中在最有利于鱼类的方面，科学家们仍然需要回答一些关于胡瓜鱼如何利用其三角洲的相当基本的问题。

“我们需要知道：它们要去哪里？它们如何到达那里？我们甚至不知道它们在哪里产卵，”全球应用研究公司和技术供应商ICF的鱼类生物学家埃里克·查普曼说，他正在与加州大学戴维斯分校合作追踪三角洲胡瓜鱼。

不幸的是，现有的追踪标签对这些微小的鱼类来说重量过大——确实如此。查普曼说，2016年，当研究人员测试植入当时最小的声学发射器时，敏感的胡瓜鱼并非总能在这个过程中存活下来。

然而，现在，标记技术的突破正在为胡瓜鱼和其他小型水生动物的生活打开一扇窗户——一些科学家表示，这一转变可能改变我们对水下世界微小生物的理解。

尽管科学家们使用可以像背包一样佩戴在黄蜂或蜜蜂等小型动物身上的标签已有十多年，但设计如此小巧且能在水下工作的追踪器是一个更大的挑战。水下移动会削弱无线电和高频声学信号，这意味着设计用于水下的追踪器需要更强大的电池来发出更强大的信号，这使得它们比陆地上的同类产品更笨重。

为了避免给被追踪的动物带来不必要的困扰或伤害，研究人员建议追踪标签的重量不应超过动物质量的2%。对于三角洲胡瓜鱼来说，这意味着标签的重量不应超过0.002盎司。这比铅笔末端的橡皮擦轻十倍，更重要的是，比市售最轻的选项还要小四倍。

然而，在过去几年中，美国能源部太平洋西北国家实验室（PNNL）的研究人员一直在努力实现这一微小目标。在那里，科学家们设计了能量密集的微型电池。通过在发射器设计上取得进展，科学家们开发出了小巧高效但功能强大的标签，足以发送数百米外可以接收到的信号。

尽管PNNL的实验性追踪标签大约只有一粒米大小，但它可以传输近40天，负责标签开发团队的机械工程师丹尼尔·邓说。对于希望追踪鱼类穿过河流系统的研究人员来说，他说，该标签的续航时间足够长，可以追踪动物沿河的迁徙。

PNNL的研究人员已经开始使用他们的标签来研究一种濒危物种的幼鱼，该物种因从缅因州到佛罗里达州各地的大坝建设而受到影响：美洲鲥鱼。“这将改变我们研究它们的方式，”邓说，“因为这将是我们首次获得所有这些详细信息。”

查普曼和他的同事们也热衷于部署PNNL的新标签。假设三角洲胡瓜鱼能够承受这些新型小巧包裹的重量，他和他的团队希望最早在2026年开始将标记的三角洲胡瓜鱼放入萨克拉门托-圣华金三角洲。

在达尔豪斯大学的伦诺克斯自己对幼年溪鳟和大西洋鲑鱼的研究中，也遇到了使用微型追踪标签的其他障碍。除了其不成比例的功耗要求外，小型声学标签的传输频率高于大型标签。然而，大多数现有的接收器网络都被设计用来处理来自较大、低频标签的传输。

“未来是否会出现一个拥有高频接收器网络的系统，可以检测非常小的动物的运动？那会很棒，但还有很多步骤要走，”伦诺克斯说。

尽管如此，新兴技术有潜力开启对支撑整个生态系统的小型物种未被研究的生命的新理解。

“如果你没有能力提出这些问题，那么当然它们就不会真正被优先考虑，”伦诺克斯说。现在我们有了这种能力，他说，“也许我们会看到改变。”