Robotkala mõõtis, mida tunneb päriskala veehulga järsul muutumisel ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Foto: TalTech

Kliimamuutuste tulemusena võib meil tulla ette, et jões on vett liiga vähe, või vastupidi, et seda on liiga palju. Kuidas aga saavad kalad jões veetaseme ootamatu muutusega hakkama, seda saatsid Tallinna Tehnikaülikooli teadlased uurima oma robotkala ning esimesed tulemused on nüüd teada.

Tänavu kevad on ebatavaline, nagu juba õige mitu kevadet enne praegust. Lumi läheb nii kiiresti, et sulavesi ei ujutagi üle alasid, mida vanasti tavapäraste lumerohkete talvedega ikka tegi. Need olid kaladele head kudemispaigad. Aga nüüd seal vett polegi.

"Praegu on küll suur vesi, aga kui latikas tuleb kudema, siis on kardetavasti suur osa veest juba läinud," ütleb Markus Vetemaa, Tartu Ülikooli kalateadlane. Kliima muutub: suved lähevad põuasemaks või vihmasemaks.

"Soojemad talved tähendavad seda, et vett voolab palju ära. Aga teisest küljest pikaajalised kliimaprognoosid ütlevad, et Läänemere piirkond muutub soojemaks ja siin hakkab olema rohkem sademeid. Rohkem sademeid tähendab loomulikult seda, et ka jõgedes on rohkem vett. Mõnele kalaliigile läheb olukord halvemaks, teisel võib jälle paremaks minna. Mis täpselt juhtub, seda tegelikult on vaja kas oodata või modelleerida," arutleb Vetemaa.

Ja Tallinna Tehnikaülikooli biorobootikud asusidki võimalikke stsenaariume modelleerima, saates asja uurima oma robotkalad. Nad küll päris kala moodi välja ei näe, kuid tunnevad seda, mida tunneb kala, kui jões pole piisavalt palju vett. Või näiteks siis kui kala lipsab läbi hüdroelektrijaama äkktulvavee.

Tehnikaülikooli biorobootikud koos Lissaboni kolleegidega uurisid, kuidas kohanevad kalad kiirete muutustega neid ümbritsevas magevee keskkonnas. Selleks simuleeriti takistustega jõe tingimusi, muutes veevoolu ja -sügavust, ning leiti, et kalad suudavad muutustega nii üksi kui ka parvedes üllatavalt kiiresti kohaneda.

Biorobootika keskuse teadur ja artikli kaasautor Jeffrey Andrew Tuhtan: "Meie uuringu tulemustest selgub, et kalad suudavad tuvastada takistustest tekkivad signaalid ning selle abil leida energiasäästlikud kohad veevoolus isegi äärmuslike ja ootamatute keskkonnamuutuste korral".

Imiteeritud jõgedes üksikute kalade ja kalaparvede uurimine ei ole iseenesest haruldane, kuid kiirete keskkonnamuutuste, näiteks hüdroelektrijaamade põhjustatud vee sügavuste kiirete muutuste või äkktulvade mõju on seni suures osas teadmata.

Maailmas haruldane "liik"

Robotkala on haruldane liik. Tal on vaid üks kauge sugulane USAs, kelle üks isend maksab ligikaudu 2000 eurot, Eesti isend aga vaid 500 eurot.

Jeffrey Tuhtan räägib uhkusega, kuidas pea kõik robotkala komponendid on tehtud Tehnikaülikooli laborites või toodetud Eesti ettevõtetes. Ja see on põhjus, miks Eesti robotkalade vastu on Euroopas suur huvi.

"Šveits kulutab järgneva kümne aasta jooksul ligikaudu 800 miljonit eurot, et saada oma kalu jõgedes ülesvoolu ujuma. Norra ja Rootsi kulutavad 2-3 miljardit eurot oma hüdroelektrijaamadele, et saada seal kalu allavoolu. Seega need riigid on väga huvitatud sellest tehnoloogiast, kuna see on ainus viis hüdroelektrijaamade juures mõõta veevoolu mõju kaladele.

Pardkala vs robotkala

Üks selle uuringu põhilisi uurimisobjekte, pardkala, on paljudes Euroopa veekogudes levinud kalaliik ning seda leidub tavaliselt kivise põhjaga ja aeglase vooluga jõgedes, kus on suur lahustunud hapniku sisaldus.

"Just pardkalad on oluliseks ökosüsteemi tervise näitajaks Pürenee poolsaarel ja paljudes teistes Euroopa jõgedes. Hüdroenergia tootmisega seotud tegevuste ja kliimamuutustest tingitud ebakindluse tõttu peame hakkama uurima kiirete muutuste koondmõju "kalade vaatenurgast"," selgitab artikli kaasautor, Lissaboni ülikooli bioloog Maria Joao Costa.

Kalad tajuvad ümbritsevat keskkonda bioloogilise küljejoone abil, millel on kanalid ja üliväikesed karvakesed, mis on tundlikud ka kõige pisemate vee liikumise suunamuutuste ning kala keha lähedal toimuvate võngete suhtes. Antud uuring oli esimene, kus üksikute kalade ja kalaparvede bioloogilisteks vaatlusteks kasutati uut bio-inspireeritud sensortehnoloogiat.

Täheldati, et nii üksikud kalad kui ka kalaparved reageerisid väga selgelt muutuvatele voolutingimustele ning tekkis küsimus, kas kalade loomupärane võime voolu tajuda mõjutas ka nende võimet stressiteguritega toime tulla.

"Põnev oli võrrelda tehisküljejoone abil saavutatud tulemusi kalade tegeliku käitumisega. See oli erakordne võimalus ühendada sensortehnoloogia uuringud reaalsete bioloogiliste vaatlustega, mida tehakse väga harva," selgitab Jeffrey Tuhtan.

Välitööd ehk robotkala mõõtmas, mida kala tunneb hüdroelektrijaamas. 

Kohanemine kliimamuutustega

Kalade sensoorsed võimed on uskumatult kõrgelt arenenud (eeldatavalt arenenud ca 250 miljoni aasta jooksul), insenerimõttel on raske neile järele jõuda. See on ka tõenäoliselt üks põhjus, miks kalad on sadade miljonite aastate jooksul ellu jäänud. Kui me soovime leida looduspõhiseid lahendusi kliimamuutustega kohanemiseks, on mõistlik uurida kalu ja teisi iidseid organisme, kes on läbi pika ajaloo oma ellujäämisvõimet tõestanud.

Jeffrey Andrew Tuhtan: "Arusaam sellest, kuidas kalade kõrgelt arenenud tajusüsteem aitab neil reageerida kiirelt muutuvatele voolutingimustele, aitab meil, teadlastel, välja töötada uusi looduspõhiseid lahendusi kliimamuutustega kohanemiseks. Enam kui 500 miljoni aasta jooksul on kalad tõenäoliselt õppinud nii mõnegi nipi kiireks kohanemiseks keeruliste oludega."

Uuringu tulemused ilmusid teadusajakirjas PLOSONE.

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: