Sediment Profile Imagery (SPI) — это подводный метод фотографирования интерфейса между морским дном и вышележащей водой. Этот метод используется для измерения или оценки биологических, химических и физических процессов, происходящих в первых нескольких сантиметрах осадка , поровой воды и важного бентического пограничного слоя воды. Покадровая съемка (tSPI) используется для изучения биологической активности в естественных циклах, таких как приливы и дневной свет, или антропогенных переменных, таких как кормовые нагрузки в аквакультуре . Системы SPI стоят от десятков до сотен тысяч долларов и весят от 20 до 400 килограммов. Традиционные устройства SPI можно эффективно использовать для исследования континентального шельфа и абиссальных глубин . Недавно разработанные системы SPI-Scan или rSPI (вращательный SPI) теперь также можно использовать для недорогого исследования мелководных (<50 м) пресноводных, эстуарных и морских систем.
Люди в значительной степени визуально ориентированы. Мы любим информацию в виде изображений и способны интегрировать множество различных видов данных , когда они представлены в одном или нескольких изображениях. Кажется естественным искать способ непосредственного отображения интерфейса осадок-вода , чтобы исследовать взаимодействия животных и осадка в морском бентосе. Роадс и Кэнд (1971) сделали снимки интерфейса осадок-вода с высоким разрешением (субмиллиметр) в малых пространственных масштабах (сантиметры), чтобы быстро изучить бентосные модели во времени или в больших пространственных масштабах (километры). Делая разрезы на морском дне и делая фотографии вместо физических кернов, они анализировали изображения вертикального профиля осадка с помощью метода, который стал известен как SPI. Этот метод развивался в последующие десятилетия благодаря ряду механических усовершенствований и технологии цифровой визуализации и анализа. SPI в настоящее время является устоявшимся подходом, принятым в качестве стандартной практики в нескольких частях мира, хотя его более широкое внедрение было затруднено отчасти из-за стоимости оборудования, развертывания и трудностей интерпретации. Он также претерпел некоторые неудачи парадигмы. Количество информации, которую человек может извлечь из изображений, в целом, нелегко и многократно свести к количественным и интерпретируемым значениям (но см. Pech et al. 2004; Tkachenko 2005). Салстон и Ферри (2002) писали об этой трудности в связи с изучением генома человека. Изображения их модельного организма ( Caenorhabditis elegans ), полученные с помощью электронного микроскопа, несли много информации, но были проигнорированы многими учеными, поскольку их было трудно количественно оценить, однако эта изобразительная информация в конечном итоге привела к глубокому и количественному пониманию лежащих в основе принципов и механизмов. Точно так же SPI успешно использовался, сосредоточившись на интеграции визуальных данных и нескольких объективно количественно определяемых параметров при разведке и мониторинге местности.
Традиционное погружение ограничено мелководьем. Дистанционный отбор проб более глубоких отложений с высоким содержанием воды часто ненадежен из-за волн от пробоотборника, уплотнения при ударе или изменчиво нарушенных особенностей поверхностных отложений (Somerfield and Clarke 1997). В 1971 году Роадс и Кэнд описали прибор для решения проблем адекватного наблюдения и сбора илистых отложений. Их дистанционное оборудование для отбора проб ввело область вертикального профиля отложений in situ и то, что сейчас обычно называют камерами SPI. Устройство в основном состоит из клиновидного ящика, установленного в раме. Ящик имеет наклонную поверхность из прозрачного акрила и направленную вниз камеру (рисунок 1). Грузы вдавливают клин и его внутреннее зеркало в отложения. Зеркало, расположенное под углом 45° к прозрачной секции, отражает изображение проколотого интерфейса отложений и воды на подводную камеру, как перископ. Чтобы оставаться жестким на глубине, клин заполняется дистиллированной водой.
Рисунок 1. Схематическое изображение профильной камеры в частичном поперечном сечении, показывающее люльку в нижнем положении, пересекающую дно. A- провисший трос лебедки; B- цилиндр, заполненный маслом; C- шток поршня; D- поршень, содержащий отверстие малого диаметра; E- корпус батареи с магнитным герконом, F- свинцовые грузики, G- камера (ориентирована вертикально); H- фонарь; I- гильотина из оргстекла, заполненная дистиллированной водой; J- граница раздела осадок-вода; K- зеркало под углом 45°, отражающее профиль границы раздела осадок-вода под углом 90° к объективу камеры. Взято из Rhoads and Cande (1971).
Их устройство вернуло изображения, такие как показано на рисунке 2. На первый взгляд изображения SP могут показаться ничем не примечательными, но анализ десятков изображений позволяет выявить широту содержащейся в них информации. На рисунке 2 сразу видны общая текстура и содержание воды в осадке. Поскольку разрешение позволяет визуализировать отдельные песчинки, можно оценить классические текстурные параметры (процент гравия, песка и ила) и оценить средний размер зерен. Граница раздела осадок-вода четкая. Если изображение было сделано сразу после вставки, это наблюдение указывает на то, что устройство вошло в морское дно с небольшими помехами. Более того, граница раздела отчетливая. Несмотря на кажущуюся простоту, некоторые морские дна имеют вместо этого пограничный слой взвешенных осадков с широким градиентом плотности вместо дискретной точки перехода. Это условие имеет фундаментальное значение для многих бентосных организмов. Биологическая активность также легко очевидна. При калибровке с использованием традиционных выборочных образцов или кернов в сочетании с несколькими SP-изображениями разрешение позволяет идентифицировать некоторую инфауну, включая трубчатых сабеллидовых полихет, разрезанную пополам нереиду и холмик, образованный морским огурцом, показанный на рисунке 2.
Рисунок 2. Фотография профиля осадка на илистом дне на глубине 35 м в заливе Кейп-Код, Массачусетс. Место снимка проходит через фекальную кучу, образованную Molpadia oolitica (голотурией). Вершина конуса заселена сабеллидовой полихетой Euchone incolor (A). Блуждающая полихета была срезана гильотиной (B). Пустоты на глубине образованы в результате кормовой деятельности M. oolitica (C). Светлый окисленный (бедный сульфидами) осадок простирается примерно на 3 см ниже поверхности осадка. Взято из Rhoads and Cande (1971).
Другой важной особенностью рисунка 2 является отчетливое изменение цвета между поверхностными отложениями и более глубокими. Этот градиент изменения цвета, хотя и непрерывный, известен как кажущаяся глубина разрыва окислительно-восстановительного потенциала (ARPD) при приведении к средней точке перехода. При правильном рассмотрении в сочетании с локальной геологией и уровнями биотурбации глубина и характер ARPD могут дать глубокое понимание взаимодействия между геохимией отложений и биологической активностью. Обзор Графа (1992) подтверждает ранние наблюдения Йоргенсена и Фенхеля (1970) о том, что отложения можно разделить на оксигенные , субоксигенные и аноксигенные уровни с фундаментальными последствиями для биоты. Они определили эти границы как находящиеся на уровне >300 мВ (окислительно-восстановительный потенциал) для оксигенных и менее 100 мВ для аноксических хемоклинов (с субоксическими между ними), как показано на рисунке 3. Вертикальное положение этих границ может меняться сезонно и локально в ответ на поставку детрита и смешивание (из-за биотурбации или физически опосредованного смешивания) со скоростью до 1 см d-1. Аноксические отложения, как правило, токсичны для большинства животных из-за свободного H2S и низкого pH. В этой восстановительной среде тяжелые металлы также могут осаждаться. Некоторые тяжелые металлы, такие как кадмий и медь, стабилизируются в виде сульфидов и нелегко растворяются, но могут быстро ремобилизоваться и загрязнять воду пограничного слоя, если восстанавливаются кислородные условия (Graf 1992). Проникновение химических веществ из вышележащих вод в эти слои будет в значительной степени зависеть от размера и формы зерен осадка. Используя жидкий бромидный трассер, Дике (в Graf 1992) обнаружил, что молекулярная диффузия сама по себе проникает в мягкие отложения на глубину 4 см за один день и на глубину 8 см за 4 дня. Биотурбация может ускорить этот процесс до десяти раз. Таким образом, хемоклины влияют на бентосные организмы и, в свою очередь, подвергаются их влиянию. Помимо эффектов исключения и биотурбации аэробных организмов, Фенхель и Ридл (1970) стали пионерами в исследованиях необычной фауны, населяющей субоксические области отложений. Очевидно, что инструменты SPI могут многое предложить в исследованиях такого рода.
Рисунок 3. Концепция слоя разрыва окислительно-восстановительного потенциала (RPD) Фенхеля и Рейделя (1970). Осадок делится на аноксические, субоксические и оксичные слои. Вдоль стенок трубок и нор животных изолинии окислительно-восстановительного потенциала опускаются (ср. Jorgensen & Revsbech, 1985). Согласно микроэлектродным измерениям кислорода, так называемый оксичный слой на самом деле не содержит свободного кислорода по всей глубине. Рисунок взят из Graf (1992).
Роадс и Джермано (1982) разработали список параметров, взятых из SPI, в попытке сократить и количественно оценить конкретные экологические атрибуты и сделать их поддающимися традиционному статистическому анализу. Их список был изменен и квалифицирован в литературе, но обобщен в Таблице 1. Некоторые из этих параметров могут быть откалиброваны и воспроизводимы в различных местообитаниях. Общая текстура осадка, вероятно, является наименее спорным и наиболее непосредственно информативным параметром для создания карт бентосных местообитаний и выявления воздействий, изменяющих осадок. Кажущийся разрыв окислительно-восстановительного потенциала (ARPD) также может быть мощным параметром оценки. Например, одним из зарегистрированных эффектов устойчивой аквакультурной деятельности на прибрежные среды является осаждение и накопление богатых органикой осадков вблизи места производства, будь то фекалии и псевдофекалии моллюсков или несъеденная пища и выделения плавниковых рыб. Это может привести к увеличению потребления кислорода осадком, образованию бескислородных осадков, а также производству и выделению вредных газов, таких как метан, H 2 S и CO 2 , которые могут повлиять на водную толщу, бентосную макрофауну (Pocklington et al. 1994) и мейофауну (Mazzola et al. 1999). Взаимоотношения между инфауной, субкислородными осадками и органическим обогащением хорошо документированы (Weston 1990; Rees et al. 1992; Hargrave et al. 1997). Эта система во многом похожа на описанную Пирсоном и Розенбергом (1978), как показано на рисунке 4. Роадс и Джермано (1982) продвинули эту концепцию на один шаг дальше, назначив категории различным сукцессионным стадиям в попытке интегрировать биотические и геохимические реакции на органическое обогащение. Для надежного использования определения стадии сукцессии должны проводиться в биологическом и физическом контексте каждого исследования, они обязательно субъективны и вряд ли будут более чем в целом информативными для аналитиков. Аналогично, большинство параметров, представленных в Таблице 1, являются специфическими для участка и исследования. Действуя аналогично конусному пенетрометру, глубина проникновения клина SPI в мягкие отложения может быть в целом полезна в качестве прокси для структуры осадка, если она откалибрована, но результаты будут чувствительны к различиям в оборудовании и развертывании.
Таблица 1
Рисунок 4. Схема изменений фауны и структуры осадков по градиенту органического обогащения (Пирсон и Розенберг, 1978).
Даже с этими ограничениями SPI может быть чрезвычайно мощным аналитическим, разведывательным и мониторинговым инструментом. Карты осадочного типа часто создавались путем извлечения образцов керна или керна с последующей лабораторной обработкой в течение нескольких дней или недель. После того, как устройство SPI опускается в осадок и записывается изображение, его можно поднимать и опускать повторно без полного извлечения устройства. Такое судно, «сшивающее» устройство SPI по заданному маршруту, может обследовать территорию с беспрецедентной экономией по сравнению с физическим извлечением образца. Конечно, существует компромисс между качеством и количеством данных о пробах. SPI обеспечивает гораздо больший пространственный охват за заданное количество полевого времени за счет подробных дескрипторов осадков, которые обычно производятся из физических кернов (текстурный анализ интервала половины фи, содержание углерода и т. д.). Управление этим балансом является сутью правильного использования SPI и подчеркивает его сильные стороны. Например, Hewitt et al. (2002), Thrush et al. (1999) и Заяц (1999) обращают внимание на ценность интеграции наблюдений за сообществами макрофауны, собранных в разных масштабах, и их применение для описания процессов, происходящих в разных масштабах в пределах неоднородного бентического ландшафта. При оценке вопросов ландшафтного масштаба редко бывает возможным просто и всесторонне опробовать всю пространственную протяженность с плотными, эквивалентно детализированными точками отбора проб. Исследователь должен найти компромисс между зерном сбора данных, размерами фактической единицы отбора проб (обычно 0,1 м2 или аналогичный) и задержкой — расстоянием между единицами отбора проб, по которым будут интерполироваться результаты (часто от десятков до сотен метров для образцов отбора проб). Изображение профиля осадка может быть эффективным инструментом мониторинга в сочетании с более подробными методами отбора проб, такими как отбор керна макрофауны или трансекты непрерывной съемки осадка (Gowing et al. 1997). Оно предлагает точечные данные, которые можно экономически эффективно собирать с достаточной частотой, чтобы связать более ресурсоемкие образцы экологически значимым способом. Таким образом, исследование может работать в вложенных пространственно-временных масштабах с SPI, предоставляющим общие карты и связность, в то время как другие методы отбора проб используются для характеристики сообществ и изменчивости в пределах типов местообитаний. Этот тип интеграции необходим для развития нашего понимания и предсказуемости процессов мягких осадков (Thrush et al. 1999; Noda 2004).
SPI использовался для моделирования целостности и производительности закрытых участков драгирования и отвала (NOAA 2003) и участков сдерживания (например, Parliamentary-Commissioner 1995; Gowing et al. 1997). Подробные акустические исследования участков захоронения отвала по своей сути ограничены вертикальным разрешением около 10 см (Ramsay 2005). Имеются весомые доказательства того, что отвалы отвала менее 10 см влияют на виды макрофауны (Chang and Levings 1976; Maurer et al. 1982; Maurer et al. 1986; Chandrasekara and Frid 1998; Schratzberger et al. 2000; Cruz-Motta and Collins 2004). Методы обратного рассеяния и высокочастотного гидролокатора бокового обзора могут обеспечить более быструю характеристику протяженности отвала, но только когда акустическая отражательная способность или топология отвала достаточно отличаются от местных отложений. Устройства SPI создают изображения интерфейса отложения/вода с субмиллиметровым разрешением. Поэтому SPI дает возможность исследовать морфологию отвала, уплотнение, просеивание, интеграцию с местными отложениями и, потенциально, биологическую активность в масштабе, соответствующем изучаемым макрофаунистическим сообществам.
SPI может применяться и к другим, возможно, более распространенным, исследованиям нарушений бентоса ( [1]). Для иллюстрации рассмотрим исследование экологического воздействия на бентосе для гипотетического объекта марикультуры моллюсков. Существует огромное разнообразие подходов к исследованию. Существующая информация и доступные ресурсы неизбежно ограничивают каждый проект. При небольшом количестве информации о типе дна простое, одноразовое, пространственное исследование воздействия, подобное показанному на рисунке 5 с восемью участками вдоль изобаты, с тремя повторными захватами с каждого, является довольно распространенным и умеренно мощным. Предварительный сбор данных, включая батиметрические, водолазные, буксируемые камеры, ROV или наблюдения с гидролокатором бокового обзора, вероятно, изменил бы размещение участка и значительно повысил бы общую информацию и ценность. Сбор таких данных даже по небольшому участку, такому как этот, требует значительных ресурсов и, вероятно, приведет к разрыву в несколько дней для обработки данных между первыми полевыми днями и событиями захвата (именно эта задержка исключает или снижает ценность изучения переходных событий в гидродинамически энергичных областях). Сбор большого количества точечных данных с устройства SPI легко выполняется, когда полученные снимки бентосного характера автоматически размещаются на карте исследуемой области в режиме реального времени. Этот подход позволяет быстро классифицировать в соответствии с одной или несколькими интересующими переменными. В водах глубиной <30 м вполне разумно ожидать сбора 170 изображений SP, указанных на рисунке 6, и создания грубой карты классификации бентоса за один полевой день. Категории могут быть основаны на текстуре осадка, покрывающих породах, специфическом детрите, биоте и т. д. Затем усилия по отбору проб можно распределить так, чтобы сосредоточиться на изменчивости сообществ среди общих различий местообитаний, используя захваты в качестве репликатов местообитаний с различным запаздыванием. Такой подход обеспечивает более широкое понимание системы и позволяет принимать более обоснованные решения за счет увеличения общности данных захватных образцов. Данные SPI могут эффективно увеличить протяженность с одного измерения по крайней мере до двух. Корреляция между физическими и биологическими данными, собранными в ходе захватов, также позволяет извлекать больше данных из изображений SP путем выявления конкретных особенностей (виды инфауны, трубки, курганы и т. д.). Кроме того, подробный анализ глубин АСПО затем может быть представлен в виде контуров геохимической среды.
Rhoads и Germano (1982) сравнивают методы SPI с тремя другими исследованиями у восточного побережья США. Их работа поместила SPI в принятые экологические рамки и впоследствии расширила его привлекательность и ценность как стандартного инструмента мониторинга. Solan et al. (2003) рассматривают более широкий концептуальный сдвиг от традиционных методологий «убей их и посчитай их» в бентосных исследованиях и показывают, как интеграция SPI и других оптических и акустических технологий с традиционным отбором проб фундаментально расширила наше понимание нескольких бентосных процессов. Хотя большинство исследований SPI остаются в «серой литературе» (Keegan et al. 2001), появляется все большее число и разнообразие приложений. Данные, полученные с помощью SPI, были столь же информативны, как и образцы макрофауны вдоль градиента органического обогащения в умеренной системе (Grizzle and Penniman 1991). Другие исследования включают исследования Germano (1992), который исследовал утилизацию грунта драгирования в заливе Хаураки в Окленде, и Heip (1992), который обобщил значение SPI наряду с отбором проб мейо- и макрофауны вблизи океанической буровой платформы у Немецкой бухты. Rumohr и Schomann (1992) обнаружили, что изображения SP дают важные подсказки и контекст для интерпретации в противном случае загадочных данных о бентосе. Ранняя работа с использованием SPI для определения загрязнения углеводородами (Diaz et al. 1993) была позже улучшена для включения более точных и аккуратных измерений с помощью спектроскопии (Rhoads et al. 1997). Smith et al. (2003) исследовали воздействие рыболовных тралов с использованием SPI, в то время как Solan и Kennedy (2002) продемонстрировали использование покадровой съемки SPI для количественной оценки биотурбации офиур. Diaz и Cutter (2001) использовали тот же метод для количественной оценки биотурбации полихет через временное формирование нор и ее связь с проникновением кислорода в отложения. NOAA (2003 и ссылки в нем) сообщают о широком использовании SPI для картирования местообитаний, мониторинга покрытия драгированного материала и кислородного стресса (Nilsson и Rosenberg 1997) в эстуарных, прибрежных и глубоководных средах. Помимо чистого исследования, SPI является методом, хорошо подходящим для многоуровневого мониторинга и соответствия. В настоящее время он широко принят в качестве стандартного метода (Rhoads et al. 2001). Очевидно, что применение SPI разнообразно и научно обосновано при правильном применении, но некоторые практические проблемы ограничивают его более широкое использование. Keegan et al. (2001) резюмируют, что SPI «...разработан не как замена обычным инструментам мониторинга бентоса, а как метод обследования и разведки для оптимизации эффективности программ мониторинга бентоса». Далее они заявляют:
«...SPI только сейчас получает широкое признание, которого он заслуживает. Хотя это как-то связано с признанными ограничениями в интерпретации изображений, остаются определенные препятствия, связанные с размером и весом устройства, а также с его ограничением для использования в грязи и грязевых песках. Относительно высокая стоимость самой базовой сборки SPI, возможно, наиболее показательна из всех... SPI, как правило, используется в деятельности, продвигаемой больше правительством и более богатыми коммерческими экологическими консалтинговыми компаниями, чем более традиционным исследовательским сектором».
Разработка системы SPI-Scan [1], также известной как rSPI (ротационный SPI), Брайаном Пааво и Benthic Science Limited решает проблемы массы и стоимости, позволяя пользователям озер и побережья экономично развертывать системы SPI с небольших судов.
Для того чтобы сформировать и проверить фундаментальные гипотезы экологии сообществ или обратиться к приложениям, таким как оценка воздействия, сохранение и эксплуатация морской среды, необходимо исследовать сложные взаимодействия между осадками, организмами и водой. Множество развивающихся технологий постепенно получают признание для измерения и исследования этого динамического интерфейса с помощью биологических, химических и физических подходов. Виоллье и др. (2003) и Роадс и др. (2001) дают обзоры этой темы, хотя задействованные технологии и используемые стандарты быстро меняются. Несколько методов позволили бентологам рассмотреть вопросы «общей картины» геохимико-биологических взаимодействий и функционирования экосистем. Беттеридж и др. (2003) использовали акустическую технологию для измерения динамики осадконакопления in situ в масштабе, соответствующем макрофауне. Их бентосные посадочные модули регистрировали скорости воды вблизи морского дна, одновременно количественно определяя закономерности возмущения осадка в высоком разрешении. Бентосные камеры использовались для изучения продуктивности реалистичных макрофаунистических сообществ при различных режимах течения (Biles et al. 2003). Методы изотопного анализа позволяют проводить исследования пищевой цепи и воздействия на окружающую среду (например, Rogers 2003; Schleyer et al. 2006), которые было невозможно проводить вне лаборатории еще несколько лет назад. Методы ДНК с короткими последовательностями (например, Biodiversity Institute of Ontario 2006) быстро продвигаются к автоматизированным методам идентификации и оценки разнообразия, которые обещают произвести революцию в экологии бентоса.
Киган и др. (2001) описали отношения между работниками и властями, оценивающими давно устоявшиеся, хотя часто дорогие и медленные, методологии с более поздними технологическими разработками как иногда несогласованные. Грей и др. (1999b) сетовали на то, что существует сильная институциональная тенденция среди экологов по осадкам полагаться на методы отбора проб, разработанные в начале 1900-х годов! Необходимо найти тонкий баланс. Некоторая степень инерции парадигмы необходима для поддержания интеллектуальной преемственности, но она может зайти слишком далеко. Физика как наука давно столкнулась с этой проблемой и широко приняла новые технологии после создания научной культуры постоянной связи новых методов с устоявшимися результатами в период калибровки и оценки. Темпы этого процесса в биологии в целом ускорились за последние несколько десятилетий, а экология только недавно вышла на этот горизонт. В этой статье представлена одна из таких технологий, визуализация профиля осадка (SPI), которая медленно набирает признание и в настоящее время проходит период оценки и калибровки, хотя она существует с 1970-х годов. Как и многие из упомянутых выше технологий, каждая новая возможность требует тщательного рассмотрения ее уместности в любом конкретном приложении. Это особенно верно, когда они пересекают важные, хотя часто тонкие, границы ограничений сбора данных. Например, большая часть наших знаний о бентосе была разработана с помощью методов точечных проб, таких как керны или захваты, тогда как непрерывный сбор данных, такой как некоторые методы анализа видеотрансект (например, Ткаченко 2005), может потребовать различных пространственных интерпретаций, которые более явно интегрируют мозаичность. В то время как методы дистанционного отбора проб часто улучшают наше разрешение точечной выборки, бентологам необходимо учитывать гетерогенность реального мира в малых пространственных масштабах и сравнивать их с шумом, присущим большинству методов сбора больших объемов данных (например, Рабуй и др. 2003 для микроэлектродных исследований поровой воды). Новые разработки в области SPI предоставят инструменты для исследования динамических процессов осадконакопления, но также бросят вызов нашей способности точно интерполировать точечные данные, собранные с пространственной плотностью, приближающейся к непрерывным наборам данных.
Изображения SP, воплощенные в коммерческой системе REMOTS (Rhoads et al. 1997), дороги (>NZ$60,000 на момент написания статьи), требуют тяжелого подъемного оборудования (около 66–400 кг с полным набором грузов для эффективного проникновения в отложения) и ограничены илистыми отложениями. REMOTS не очень подходит для небольших исследовательских программ или для работы на мелководье с небольших судов, что, вполне возможно, является областью, где он мог бы быть наиболее полезным. Изучение мелководных сублиторальных сред может быть сложной задачей, особенно среди подвижных песков. Отбор проб макрофауны обычно происходит в субметровом масштабе, в то время как доминирующие физические факторы, такие как воздействие волн и текстура отложений, могут меняться в масштабе всего лишь метров, хотя они часто разрешаются только в масштабе сотен метров. В такой динамической среде мониторинг потенциально кратковременных нарушений, таких как отвалы, требует бентосного картирования в тонких пространственных и временных масштабах, что идеально подходит для SPI.
Определяющей характеристикой предшествующих устройств SPI является призма, содержащая прозрачную поверхность, зеркало и дистиллированную воду, независимо от того, опускается ли устройство в осадок как перископ или буксируется по морскому дну как плуг (Cutter and Diaz 1998). Проталкивание чего-либо в осадок требует смещения песчинок и замены их устройством формирования изображения, не нарушая соседние слои осадка, которые необходимо отобразить. Использование клина для смещения осадка требует значительной структурной целостности и силы, что увеличивает размер, вес и стоимость его создания и развертывания. Меньший клин, конечно, снизил бы эти требования, но за неприемлемую цену чрезвычайно малой площади выборки (типичные устройства SPI формируют изображение около 300 см2 ) . Зеркало дополнительно ограничивает форму клина. Если только не используется радикальная и дорогая оптика для изменения геометрии светового пути, необходимо поддерживать угол 45° между поверхностью осадка и плоскостью камеры. Эти ограничения диктуют, что призма SPI должна быть наклонной плоскостью (т.е. треугольной призмой, содержащей один прямой угол). Вдавливание призмы SPI в осадок представляет собой выполнение физической работы, определяемой классическим уравнением:
В = Фд
где W = работа, F = сила, а d = расстояние. Для перемещения любого зерна осадка требуется определенная работа для преодоления как инерции, так и трения, создаваемого всеми соседними зернами (как статическими, так и динамическими). Клин выполняет работу по перемещению, используя меньшую силу за счет увеличения расстояния, которое должно пройти зерно. Чтобы уменьшить размер устройства SPI, имеет смысл уменьшить объем работы, требуемой для перемещения осадка для заданной области визуализации. Нахождение в водной среде дает первое преимущество для уменьшения работы. При увеличении содержания воды в осадках как статические, так и динамические коэффициенты трения от взаимодействия зерна с зерном значительно снижаются. В этих больших физических масштабах взаимодействия вязкости очень малы по сравнению с трением. Поэтому псевдоожижение осадков позволит устройству SPI перемещать больше и более грубых осадков с меньшей силой, направленной вниз. (Разумеется, вся масса-энергия сохраняется — требуется больше работы, чтобы закачать воду в осадки — но, по крайней мере, это можно сделать вдали от клина.) Важно аккуратно отделить осадки, которые необходимо разжижить, и удалить из осадочной ткани, которую необходимо визуализировать в целости и сохранности.
Водная смазка может использоваться для уменьшения требуемой силы и уменьшения требуемой рабочей нагрузки, но можем ли мы также уменьшить расстояние, на которое должны быть перемещены зерна? Зеркало для отображения является самым большим ограничением для уменьшения смещения зерна, поэтому имеет смысл отказаться от него. Существует ряд коммерческих и потребительских линейных сканеров, которые оцифровывают изображение, перемещаясь в плоскости, регистрирующей цвет и интенсивность встречающегося света. Планшетные сканеры и цифровые фотокопировальные аппараты являются примерами этой техники. Свет, исходящий от устройства, отражается от сцены, которая должна быть отображена на датчике, расположенном рядом с источником света. Путь света может быть сложен и изменен серией промежуточных зеркал и линз в небольшой линейный массив датчиков или напрямую в большой массив крошечных датчиков. Вдавливание тонкого планшетного сканера в отложения требует гораздо меньше работы, чем вдавливание большой призмы, как заключили Киган и др. (2001):
«В текущей конструкции размер призмы в массиве SPI затрудняет проникновение во все отложения, кроме более мягких и менее плотных. Когда для улучшения проникновения становится необходимым использовать полный комплект свинцовых грузов (66 кг), система становится трудноуправляемой на небольших судах с ограниченным подъемным оборудованием. Размер и, соответственно, вес можно было бы уменьшить, если бы призму можно было заменить, чтобы она действовала скорее как тонкое «лезвие для копания», всю открытую поверхность которого можно было бы сканировать в цифровом виде на месте. Такое лезвие не только облегчило бы и углубило проникновение, но и расширило бы применение SPI на более плотные, мелкие и средние пески. Авторы уже экспериментировали с подходящим корпусом, который проникал в эти более устойчивые отложения на глубину, превышающую 55 см, однако физически прочный сканер, который выдержит ударную нагрузку и будет иметь уровень разрешения, соответствующий цели, еще предстоит определить».
Инженерные проблемы разрешения, веса, давления и ударопрочности усугубляются сохранением сканера в прямоугольной конфигурации (Patterson et al. 2006). Большая часть подводного оборудования размещается в цилиндрах, поскольку цилиндры представляют меньшую площадь поверхности для заключения заданного объема, чем прямоугольная оболочка. Для заданной площади поверхности (визуализации) меньшее количество зерен осадка необходимо будет сместить на меньшее расстояние при съемке с периметра цилиндра, чем с наклонной грани клина. Концептуально просто модифицировать планшетный сканер потребителя таким образом, чтобы его сканирующая головка (содержащая источник света и матрицу датчиков) двигалась по круговой траектории, а не по плоскости, как показано на рисунке 7. Это изменение конфигурации позволяет использовать более эффективную геометрию клина или, как мы увидим позже, позволяет ее устранить.
Рисунок 7. Изменение траектории сканирующей головки с типичной плоскости, используемой в потребительских сканерах, на круговую траекторию позволяет получать изображения той же области с гораздо меньшей перпендикулярной плоской областью (которая является поверхностью, которая должна проникать в отложения). Эта конфигурация также позволяет использовать механически превосходящий (под внешним давлением) цилиндр вместо коробки.
Целью было получить наибольшую область изображения в наименьшем цилиндрическом объеме с помощью потребительского планшетного сканера. Типичные планшетные сканеры формируют изображение на площади около 220 x 300 мм (660 см 2 ), поэтому необходимо было найти систему, которую можно было бы перенастроить для размещения внутри герметичной прозрачной капсулы. В современных планшетных сканерах есть два основных метода формирования изображения. С 1980-х до конца 1990-х годов на рынке доминировали системы, которые могли захватывать изображение с любой глубины резкости. Большинство таких цифровых устройств формирования изображения использовали матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС). В ПЗС дискретные точки светочувствительного материала производят определенный заряд в зависимости от интенсивности падающего на них света. ПЗС не определяет цвет. В этой технологии сцена освещается, узкая полоса отраженного света от сцены проходит через щель (чтобы исключить свет, идущий с других направлений), затем концентрируется матрицей зеркал (обычно сложенных в коробку) в призму, как правило, длиной в несколько сантиметров. Призма расщепляет свет на составляющие его цвета. Небольшие матрицы ПЗС аккуратно размещаются в точке, где основные цвета резко сфокусированы. Отдельные интенсивности цветов объединяются в составные значения и записываются компьютером (или электронными узлами сканера) в виде строки пикселей. Затем движущаяся сканирующая головка продвигается на небольшое расстояние, чтобы собрать следующую строку сцены. Таким образом, разрешение по одной оси определяется размером матрицы ПЗС и сфокусированной оптикой, в то время как разрешение по другой оси определяется наименьшим надежным шагом, который может сделать двигатель продвижения сканирующей головки. Оптические узлы этого типа сканера довольно устойчивы к вибрации, но традиционный источник света (холоднокатодная трубка сбалансированной цветовой температуры) — нет. Поэтому он был заменен массивом твердотельных белых светодиодов (СИД). Еще одним преимуществом этой замены является то, что источники можно было чередовать между белым светом и ультрафиолетом (УФ) с длиной волны около 370 нм. Этот источник УФ-света позволял обнаруживать визуально флуоресцирующие материалы (обычно индикаторные минералы или углеводороды) с помощью прототипа.
Была найдена подходящая модель сканирующей головки, которую можно было перенастроить для размещения в цилиндре диаметром 80 мм, а стандартный шаговый двигатель сканера был модифицирован для размещения в том же пространстве. Затем весь блок был установлен на шарнире из нержавеющей стали и вращался подпружиненным фрикционным колесом, прижимающимся к внутренней стенке цилиндра. Поскольку периметр цилиндра (250 мм) был меньше типичного пути сканирования (300 мм), передаточное отношение двигателя было уменьшено для улучшения разрешения сканирования вдоль пути, полученное изменение геометрии изображения было относительно легко исправить в программном обеспечении для захвата изображения. Полученная сборка показана на рисунке 8.
Плотная посадка электроники требовала довольно узких внутренних допусков, а прозрачный цилиндр должен был помещаться во внешний бронированный цилиндр с более узкими допусками. Последнее было необходимо для того, чтобы избежать зазоров между поверхностью осадка, которую нужно было отобразить, и плоскостью изображения. Зазоры позволяют осадкам падать или размазываться и ухудшать научную ценность профиля осадка. В конечном итоге была использована выхлопная труба из нержавеющей стали, обжатая гидравлическим тараном с использованием специально выточенного конуса из нержавеющей стали (316). В центральной секции были вырезаны порталы, чтобы можно было получить изображение области 210 x 150 мм, разделенной между четырьмя окнами.
Для того чтобы впрыскивать воду в осадки так, чтобы вытеснить некоторые, но не потревожить другие, была отлита и установлена проникающая головка. Было исследовано несколько геометрий проникающей головки с использованием серии моделей в масштабе ¼, прикрепленных к пенетрометру и вдавленных в песчаные осадки под водой. В качестве наиболее эффективной была выбрана остроугольная плоскость со смещенной конической секцией. При такой конфигурации головка сначала (силой) отделяла отложения, которые нужно было сместить, поддерживая при этом отложения стенки скважины. Вихрь воды создавался наклонными струями воды в коническом пространстве. Такая конструкция значительно нарушала отложения в одном секторе «выхлопа» изображения SPI, но минимизировала нарушения в оставшейся части. Головка пенетратора была изготовлена путем вырезания 1,5 кг масла в желаемую форму, затем отливки негатива в гипсе, водяные струи (медные трубки) были установлены внутри формы, сборка высушивалась в печи при температуре 70 °C в течение трех дней, а затем была отлита с использованием примерно 7 кг расплавленного свинца. Окончательная головка пенетратора показана на рисунке 10. Перед развертыванием устройство требовало троса, обеспечивающего электрическое и механическое соединение с надводным судном, и рамы, чтобы гарантировать, что оно войдет в морское дно перпендикулярно.
Первый прототип был построен в качестве концептуального упражнения. Стеклянный цилиндр вряд ли выдержал бы многократное использование в полевых условиях. Устройство было подвергнуто имитации применения SPI: мониторинг крышки отвалов. Бочка объемом 450 л была заполнена мелким песком с местного пляжа. Затем клейкий ил и материал размером с глину были уложены отдельными слоями вместе с песком. Затем сверху была уложена «крышка» из крупного песка, и вся бочка была заполнена морской водой. Проникновение было удовлетворительным (13 см изображения, еще 15 см для головки пенетратора), но разрешение было плохим, как и ожидалось.
Опыт создания и тестирования первого прототипа выявил ряд ключевых проблем. Выбранная технология сканирования обеспечивала большую глубину резкости (полезную для определения особенностей поверхности), но требовала большого объема для зеркального узла (который необходимо было усилить, чтобы выдерживать вибрации). Кроме того, броня, опорные фланцы и водопроводные трубы ограничивали дальнейшее проникновение осадка и вызывали нарушение осадка. Было желательно переместить всю водную галерею в центр модуля сканера, чтобы головки пенетратора можно было быстро менять в полевых условиях. Вероятно, что разные формы будут более эффективны при разных текстурах и тканях осадка. Эти решения привели к альтернативной технологии сканирования, которая была разработана и представлена на рынке в основном в начале 2000-х годов. Она известна под разными названиями, такими как контактная визуализация, прямая визуализация или непрямая экспозиция светодиодов (патент США 5499112). В этой технологии цепочка светодиодов стробирует основные цвета на плоскости изображения. Освещение имеет решающее значение, поэтому плоскость изображения должна быть близкой. Отраженный свет от плоскости изображения направляется в массив световодов, которые ведут к элементам ПЗС. Физическое расположение между световодами и плоскостью визуализации ограничивает глубину резкости при использовании этой технологии. Тесты с использованием потребительских сканеров показали, что плоскость визуализации может находиться на расстоянии 1–3 мм от сканирующей головки для изображений с полным разрешением, но быстро падает за пределами этого значения. Детали сцены на расстоянии 5 мм или более от сканирующей головки были практически неидентифицируемы. Поскольку основная ценность изображений SP — двумерность, это ограничение было небольшим компромиссом ради большой экономии пространства. Твердотельная технология устойчива к вибрации, и зеркала не требуются. К сожалению, УФ-освещение было трудно обеспечить без специально разработанной сканирующей головки, и поэтому оно не было включено во второй прототип.
Одним из основных преимуществ SPI является то, что он надежно предоставляет информацию об осадках независимо от прозрачности воды. Однако многие приложения SPI, такие как картирование среды обитания и проверка наземных данных с помощью гидролокатора бокового обзора, выиграли бы от изображений поверхности морского дна, если позволяет видимость. Поскольку трос обеспечивал источник питания и компьютерную связь с надводным судном, добавление цифровой камеры для съемки поверхности морского дна, непосредственно прилегающей к профилю осадка, было еще одним концептуально простым дополнением. Лазерная решетка, окружающая камеру, обеспечивала средство для коррекции геометрии изображения поверхности морского дна (поскольку оно захватывается под переменным углом) и его масштаба. Такое изображение обеспечивает большую опорную рамку для интерпретации смежного профиля осадка и позволяет более обоснованно оценить связанность среды обитания нескольких профилей. Продольный разрез второго прототипа с камерой поверхности морского дна представлен на рисунке 11. Типичная конфигурация развертывания показана на рисунке 12.
Рисунок 11. Продольный разрез второго прототипа сканера SPI-Scan, произведенного Benthic Science Limited. A) электронное пространство, B) узел двигателя/редуктора, соединенный с вертикальным приводным валом, C) один из пяти лазеров, D) ПЗС-матрица поверхности морского дна, E) отсек камеры, F) сканирующая головка, G) сменный в полевых условиях пенетратор с водяными каналами и форсунками, H) сменное режущее лезвие, I) держатель сканирующей головки, J) центральный напорный водяной канал, K) прозрачный поликарбонатный цилиндр, L) водяной насос.
Рисунок 12. Схема второго прототипа (одна ножка рамы удалена для ясности), как она представлена на месте с активными лазерами масштаба/геометрии, исходящими из отсека поверхностной камеры.
Несколько решений, принятых на этапе проектирования, повлияли на конечную полезность этого устройства. Система REMOTS хорошо подходит для получения точечных изображений SP в глубокой воде с больших судов. Прототипы SPI-Scan были специально предназначены для работы на мелководье с небольших судов. Хотя конструкция может быть модифицирована для работы на большей глубине, для обеспечения эффективной работы на глубине 30 м использовался трос длиной 50 м. Полевые испытания впервые проводились на глубине 29 м на исследовательском судне Munida кафедры морских наук Университета Отаго.
Рисунок 13. Второй прототип на полевых испытаниях. Здесь показано развертывание с 6-метрового НИС Nauplius (вверху слева), на морском дне, хотя и зафиксированном в верхнем положении (вверху справа и внизу слева — лазеры здесь не видны), и начало закапывания в песок (внизу справа).
Следующий набор морских испытаний проводился вблизи аквакультурного объекта с 5-метрового исследовательского судна. Было собрано семьдесят восемь изображений из примерно 20 развертываний. На рисунке 14 представлены два репрезентативных изображения. Цифровые изображения содержат гораздо больше деталей, чем воспроизведенные здесь, как показано на рисунке 15.
Рисунок 14. Вот два фрагмента профилей осадков, взятых в 1 км от аквакультурного объекта вдоль приливного течения (слева) и поперек (справа). Деления правой шкалы отстоят друг от друга на 1 мм.
Рисунок 15. Части изображений на рисунке 14 показаны на панелях 6, 7 и 8. Текстура осадка подробно представлена на панели 6, полихетный червь виден на панели 7, а на панели 8 показаны фрагменты раковины Echinocardium (сердечного морского ежа) в матрице ила. На панели 9 показан дайвер, показывающий сканеру знак «большой палец вверх», чтобы проиллюстрировать ограниченную глубину резкости второго прототипа. Плохая видимость в воде также подтверждается сильным фоновым освещением. Все деления шкалы указаны в миллиметрах.
Поверхностный компьютер проставлял дату и время сбора непосредственно на изображении SP. Специальное программное обеспечение интегрировало поток данных NMEA из GPS, подключенного к последовательному порту компьютера, чтобы также проставлять отметку географического положения надводного судна (или устройства, если оно скорректировано выходными данными NMEA из массива акустических маяков позиционирования). Программное обеспечение также использует модификацию графического стандарта GEOTiff для встраивания географического положения и информации о дате в теги изображений. Это позволяет автоматически размещать изображения SPI и поверхности морского дна в пространственно соответствующих позициях при открытии в пакете ГИС. Эта функциональность позволяет в режиме реального времени оценивать данные о бентосе в полевых условиях для принятия дальнейших решений по отбору проб.
Полевые испытания доказали, что устройство создает пригодные для использования изображения (анализ изображений — отдельная тема, освещаемая в более широкой литературе). Технология существенно более рентабельна, чем другие существующие устройства SPI, и может быть развернута с небольших судов (около 5 м) двумя людьми, управляющими легкой рамой или шлюпбалкой. Разработка устройства продолжается с улучшением геометрии и технологий проникновения, более гидродинамическими корпусами и дополнительными опциями датчиков. Кениг и др. (2001) рассмотрели некоторые захватывающие разработки в области оптических датчиков (также известных как оптоды или реактивные фольги), способных разрешать распределение кислорода в пределах сантиметра (используя метод нерасходуемой флуоресценции рутения) и pH. Очень маленькие окислительно-восстановительные (Eh) зонды также доступны уже довольно давно. Вопель и др. (2003) продемонстрировали полезность объединения таких инструментов при изучении взаимодействий животных и осадков. Эти инструменты можно относительно легко интегрировать в устройство формирования изображений осадков, и они позволят проводить абсолютную количественную оценку геохимических профилей осадков на небольшом количестве участков для анализа окружающих изображений SP. Добавление УФ-освещения является только производственной проблемой. Возможности УФ-излучения могут расширить роль SPI в прямом мониторинге загрязнения портов или оценке последствий разливов нефтехимических продуктов. Разрешение изображения SP достаточно высоко, чтобы проводить исследования трассеров осадков без дорогостоящего окрашивания, если трассерный минерал имеет уникальные цветовые или флуоресцентные характеристики.
Киган и др. (2001) отметили, что химические и физические измерения окружающей среды сами по себе легко поддаются количественной оценке и легко воспроизводятся, но в целом являются плохими мониторами состояния окружающей среды. Биологическая и экологическая теория достаточно хорошо развита, чтобы быть полноправным партнером в экологическом законодательстве, мониторинге и обеспечении соблюдения (Карр, 1991) и может обеспечить соответствующий локальный контекст для интерпретации физико-химических результатов. В типичной оценке воздействия марикультуры на бентос Уэстон (1990) обнаружил, что химические показатели осадка (CHN, водорастворимые сульфиды и окислительно-восстановительные показатели) эффектов органического обогащения распространяются всего на 45 м от фермы, но эффекты бентосного сообщества очевидны до 150 м. SPI может прояснить многие из этих важных биологических параметров. Benthic Science Limited продолжает разработку технологии SPI-Scan.
Беттеридж, К. Ф. Э., Дж. Дж. Уильямс и др. (2003). «Акустическая аппаратура для измерения процессов осадконакопления и гидродинамики вблизи дна». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 285: 105–118.
Байлз, CL, М. Солан и др. (2003). «Поток изменяет влияние биоразнообразия на функционирование экосистемы: исследование эстуарных осадков in situ». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 285: 167–177.
Чандрасекара, ВУ и КЛДж Фрид (1998). «Лабораторная оценка выживания и вертикального перемещения двух видов эпибентосных брюхоногих моллюсков, Hydrobia ulvae (Pennant) и Littorina littorea (Linnaeus), после захоронения в осадке». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 221(2): 191–207.
Чанг, Б. Д. и К. Д. Левингс (1976). «Лабораторные эксперименты по воздействию сброса отходов в океан на донных беспозвоночных. 2. Влияние захоронения на сердцевидку (Clinocardium nuttallii) и краба Дангенесса (Cancer magister)». Технические отчеты: Исследования и разработки в области рыболовства и морских служб (662).
Cruz-Motta, JJ и J. Collins (2004). «Влияние утилизации вынутого грунта на бентосное сообщество тропического мягкого дна». Marine Pollution Bulletin 48(3-4): 270–280.
Каттер, GR и Р. Дж. Диас (1998). «Новое оптическое дистанционное зондирование и наземная проверка бентических местообитаний с использованием системы камер для измерения профиля осадка Burrow-Cutter-Diaz (сани BCD)». Журнал исследований моллюсков 17(5): 1443–1444.
Diaz, RJ и GRJ Cutter (2001). In situ измерение взаимодействия организмов и осадков: скорости образования нор, забрасывания и окисления осадков, восстановления. Симпозиум «Организмы и осадки». Columbia, University of South Carolina Press: 19–32.
Диас, Р. Дж., Л. Дж. Ханссон и др. (1993). «Быстрая седиментологическая и биологическая оценка загрязненных углеводородами осадков». Water, Air and Soil Pollution 66: 251–266.
Фенхель, Т.М. и Р.Дж. Ридл (1970). «Система сульфидов: новое биотическое сообщество под окисленным слоем морского песчаного дна». Морская биология 7: 255–268.
Germano, JD, Rhoads, DC, Valente, RM, Carey, DA, Solan, M. (2011) «Использование визуализации профиля осадков (SPI) для оценки воздействия на окружающую среду и мониторинга исследований: уроки, извлеченные из последних четырех десятилетий». Океанография и морская биология: ежегодный обзор. 49, 235-298
Джермано, Дж. Д. (1992). Морское захоронение извлеченного материала: уроки, извлеченные из двух десятилетий мониторинга за рубежом. Окленд, Порты Окленда: 4.
Гоуинг, Л., С. Пристли и др. (1997). «Мониторинг места утилизации дноуглубительных работ в заливе Хаураки с использованием зарегистрированных REMOTS и других устоявшихся методов отбора проб». Pacific Coasts and Ports ' 2 (532). Граф, Г. (1992). «Бентико-пелагическое взаимодействие: обзор бентоса». Океанография и морская биология: ежегодный обзор 30: 149–190.
Gray, JS, WGJ Ambrose и др. (1999). Выводы и рекомендации. Биогеохимический цикл и экология осадков. JS Gray, WGJ Ambrose и A. Szaniawska. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers: 229–232.
Grizzle, RE и CA Penniman (1991). «Влияние органического обогащения на эстуарный макрофаунистический бентос: сравнение визуализации профиля осадка и традиционных методов». Серия «Прогресс морской экологии» 74: 249–262.
Hargrave, BT, GA Phillips, et al. (1997). «Оценка бентосного воздействия органического обогащения от морской аквакультуры». Water, Air and Soil Pollution 99: 641–650. Heip, C. (1992). «Бентосные исследования: резюме и выводы». Marine Ecology Progress Series 91: 265–268.
Хьюитт, Дж. Э., С. Ф. Траш и др. (2002). «Интеграция неоднородности в пространственных масштабах: взаимодействие между Atrina zelandica и бентической макрофауной». Серия «Прогресс морской экологии» 239: 115–128.
Джонсон, Б. Х. и П. Р. Шредер (1995). STFATE - Краткосрочная судьба утилизации вынутого грунта в моделях открытой воды., Инженерная станция водных путей сообщения США. Карр, Дж. Р. (1991). "Биологическая целостность: давно забытый аспект управления водными ресурсами". Экологические приложения 1(1): 66–84.
Киган, Б.Ф., Д.К. Роадс и др. (2001). Изображение профиля осадка как инструмент мониторинга бентоса: введение в оценку «долгосрочной» истории болезни (залив Голуэй, западное побережье Ирландии). Симпозиум «Организм-осадок». Колумбия, Издательство Университета Южной Каролины: 43–62.
Koenig, B., G. Holst, et al. (2001). Визуализация распределения кислорода на бентосных интерфейсах: краткий обзор. Симпозиум «Организм-Осадок». Columbia, University of South Carolina Press: 63.
Маурер, Д., Р. Т. Кек и др. (1986). «Вертикальная миграция и смертность морского бентоса в извлеченном материале: синтез». Internationale Revue Der Gesamten Hydrobiologie 71(1): 49–63.
Маурер, Д., Р. Т. Кек и др. (1982). «Вертикальная миграция и смертность бентоса в извлеченном материале: часть III — Полихеты». Исследования морской окружающей среды 6(1): 49–68.
Маццола, А., С. Мирто и др. (1999). «Первоначальное воздействие рыбоводческих хозяйств на мейофаунальные сообщества в прибрежных отложениях западного Средиземноморья». Бюллетень загрязнения морской среды 38(12): 1126–1133.
Нильссон, ХК и Р. Розенберг (1997). «Оценка качества бентической среды обитания фьорда с кислородным стрессом по изображениям профиля поверхности и осадка». J. Mar. Syst 11: 249–264.
NOAA (2003). Программа характеристики и восстановления ландшафта (LCR), Центр прибрежных служб NOAA. 2003.
Нода, Т. (2004). «Пространственный иерархический подход в экологии сообществ: выход за рамки высокой зависимости от контекста и низкой предсказуемости локальных явлений». Population Ecology 46(2): 105–117.
Онтарио, BI o. (2006). Системы данных о штрих-кодах жизни, Институт биоразнообразия Онтарио. 2006. Парламентский комиссар (1995). Удаление грунта в заливе Хаураки: Заключительный отчет Технической экспертной группы. Веллингтон, Новая Зеландия, Парламентский комиссар по вопросам окружающей среды: 71.
Паттерсон, А., Р. Кеннеди и др. (2006). «Полевые испытания новой, недорогой, сканерной камеры для получения изображений профиля осадка». Лимнология и океанография: Методы 4: 30–37.
Пирсон, Т. Х. и Р. Розенберг (1978). «Макробентическая сукцессия в связи с органическим обогащением и загрязнением морской среды». Океанография и морская биология: ежегодный обзор 16: 229–311.
Печ, Д., А. Р. Кондал и др. (2004). «Оценка численности беспозвоночных скалистых берегов в малом пространственном масштабе с помощью цифровой фотографии высокого разрешения и анализа цифровых изображений». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 299(2): 185–199.
Pocklington, P., DB Scott, et al. (1994). Реакция полихет на различные виды аквакультуры. Actes de la ème Conférence internationale des Polychètes, Paris, France, Mém. Mus. natn. Hist. Nat. Rabouille, C., L. Denis, et al. (2003). «Потребность в кислороде в прибрежных морских отложениях: сравнение микроэлектродов in situ и инкубаций лабораторных кернов». Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 285: 49–69.
Райнер, С.Ф. (1981). Бентосные сообщества мягкого дна в гавани Отаго и заливе Блускин, Новая Зеландия. Данидин, Новая Зеландия, Мемуары Новозеландского океанографического института: 38.
Ramsay, S. (2005). Применение RTK GPS для профилирования пляжей высокой плотности и точной батиметрии для оценки восстановления осадка на пляже Шелли, гавань Отаго, Новая Зеландия. Гидрографическая съемка. Данидин, Новая Зеландия, Университет Отаго: 131.
Rees, HL, SM Rowlatt и др. (1992). Бентосные исследования на участках захоронения вынутого грунта в заливе Ливерпуль, Министерство сельского хозяйства, рыболовства и продовольствия, Управление исследований рыболовства: 21.
Роадс, Д.К. и С. Кэнд (1971). «Камера профиля осадка для изучения взаимоотношений организмов и осадка на месте». Лимнология и океанография 16: 110–114.
Rhoads, DC, C. Coyle, et al. (1997). Методы и аппаратура для проведения спектроскопических измерений слоев осадка под водоемом. Патент США 5,604,582. Соединенные Штаты Америки, Science Application International Corporation (Сан-Диего, Калифорния).
Rhoads, DC и JD Germano (1982). «Характеристика отношений организм-осадок с использованием визуализации профиля осадка: эффективный метод дистанционного экологического мониторинга морского дна (система Remots (tm)).» Серия «Прогресс морской экологии» 8: 115–128.
Rhoads, DC, R. Ward и др. (2001). Важность технологий в бентосных исследованиях и мониторинге: оглядываясь назад, чтобы увидеть будущее. Симпозиум по организму и осадкам. Колумбия, Издательство Университета Южной Каролины: 1-15.
Роджерс, К. М. (2003). «Сигнатуры стабильных изотопов углерода и азота указывают на восстановление морской биоты после загрязнения сточными водами в Моа-Пойнт, Новая Зеландия». Бюллетень по загрязнению морской среды 46(7): 821–827.
Румор, Х. и Х. Шоманн (1992). «Профили осадков REMOTS вокруг разведочной буровой установки в южной части Северного моря». Серия «Прогресс морской экологии» 91: 303–311.
Шлейер, М. Х., Дж. М. Хейлкуп и др. (2006). «Бентосное исследование отмели Аливал и оценка воздействия отходов древесной массы на риф». Бюллетень по загрязнению морской среды 52: 503–514.
Шратцбергер, М., Х. Л. Риз и др. (2000). «Влияние имитированного осаждения извлеченного материала на структуру скоплений нематод — роль загрязнения». Морская биология 137(4): 613–622.
Смит, К.Дж., Х. Румор и др. (2003). «Анализ воздействия донных тралов на осадочное морское дно с использованием изображений профиля осадка». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 285: 479–496.
Солан, М., Дж. Д. Джермано и др. (2003). «К лучшему пониманию закономерностей, масштабов и процессов в морских бентосных системах: картинка стоит тысячи червей». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 285: 313–338.
Солан, М. и Р. Кеннеди (2002). «Наблюдение и количественная оценка взаимосвязей животных и осадков in situ с использованием покадровой съемки профилей осадков (t-SPI)». Серия «Прогресс морской экологии» 228: 179–191.
Somerfield, PJ и KR Clarke (1997). «Сравнение некоторых методов, обычно используемых для сбора сублиторальных осадков и их связанной фауны». Marine Environmental Research 43(3): 145–156.
Sulston, J. и G. Ferry (2002). The Common Thread. Вашингтон, округ Колумбия, США, Joseph Henry Press. Thrush, SF, SM Lawrie и др. (1999). Проблема масштаба: неопределенности и последствия для морских сообществ мягкого дна и оценка антропогенного воздействия. Биогеохимический цикл и экология осадков. JS Gray, WGJ Ambrose и A. Szaniawska. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers: 195–210.
Ткаченко, КС (2005). «Оценка системы анализа видеотрансект, используемых для отбора проб сублиторальной эпибиоты». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 318(1): 1–9.
Виолле, Э., К. Рабуй и др. (2003). «Бентосная биогеохимия: современные технологии и рекомендации для будущего исследований на месте». Журнал экспериментальной морской биологии и экологии 285: 5-31.
Vopel, K., D. Thistle и др. (2003). «Влияние офиуры Amphiura filiformis (Amphiuridae, Echinodermata) на поток кислорода в осадок». Limnology and Oceanography 48(5): 2034–2045.
Уэстон, Д.П. (1990). «Количественное исследование изменений макробентосного сообщества вдоль градиента органического обогащения». Серия «Прогресс морской экологии» 61: 233–244.
Заяц, Р. Н. (1999). Понимание ландшафта морского дна в связи с оценкой воздействия и управлением окружающей средой в прибрежных морских отложениях. Биогеохимический цикл и экология осадков. Дж. С. Грей, В. Г. Дж. Эмброуз и А. Шанявска. Дордрехт, Kluwer Academic Publishers: 211–228.