Des chercheurs de la North Carolina Point out College ont conçu et démontré un nouveau système qui leur permet de surveiller à length le comportement des moules d’eau douce. Le système pourrait être utilisé pour alerter les chercheurs sur la présence de substances toxiques dans les écosystèmes aquatiques.



« Lorsque les moules se nourrissent, elles ouvrent leurs coquilles mais s’il y a quelque selected de nocif dans l’eau, elles peuvent immédiatement fermer leurs coquilles, d’un seul coup », explique Jay Levine, co-auteur d’un write-up sur le travail et professeur d’épidémiologie à État NC. « Les gens ont essayé de trouver des moyens de mesurer à quel position les moules ou les huîtres ouvrent leurs coquilles par intermittence depuis les années 50, mais il y a eu une grande variété de défis. Nous avions besoin de quelque chose qui permette aux animaux de bouger, puisse être placé dans les ruisseaux. et recueille des données – et maintenant nous les avons.  »

« Nous avons essentiellement conçu un Fitbit personnalisé pour suivre les activités des moules », explique Alper Bozkurt, auteur correspondant de l’article et professeur de génie électrique et informatique à NC Point out.



L’idée fondamentale de la recherche découle du fait que le comportement alimentaire des moules est généralement asynchrone – ce n’est pas une affaire coordonnée. Donc, si un groupe de moules ferme leur coquille en même temps, c’est probablement un avertissement qu’il y a quelque chose de nocif dans l’eau.

Une des choses que les chercheurs font déjà avec le nouveau système de capteurs est de surveiller le comportement des moules pour déterminer s’il existe des circonstances inoffensives dans lesquelles les moules peuvent toutes fermer leur coquille en même temps.

« Pensez-y comme un canari dans la mine de charbon, sauf que nous pouvons détecter la présence de toxines sans avoir à attendre que les moules meurent », dit Levine. « En même temps, cela nous aidera à comprendre le comportement et à surveiller la santé des moules elles-mêmes, ce qui pourrait nous donner un aperçu de la façon dont divers facteurs environnementaux affectent leur santé. Ce qui est essential, étant donné que de nombreuses espèces de moules d’eau douce sont menacées ou en risk..  »

« Pour minimiser les coûts, tous les composants que nous avons utilisés pour fabriquer ce prototype de système de capteur sont disponibles dans le commerce – nous utilisons simplement les technologies d’une manière que personne ne les a utilisées auparavant », explique Bozkurt.

As well as précisément, le système utilise deux unités de mesure inertielle (IMU) sur chaque moule. Chacune des IMU comprend un magnétomètre et un accéléromètre – comme ceux utilisés dans les smartphones pour détecter lorsque vous déplacez le téléphone. Un IMU est attaché à la coquille supérieure de la moule, l’autre à sa coquille inférieure. Cela permet aux chercheurs de comparer le mouvement des moitiés de coquille les unes par rapport aux autres. En d’autres termes, cela permet aux chercheurs de dire si la moule ferme sa coquille, par opposition à la moule qui est tombée dans l’eau par un fort courant.

Les fils des IMU sont conçus pour fonctionner vers un système d’acquisition de données qui serait monté sur un piquet dans la voie navigable. Lorsqu’il est placé dans un cadre naturel, le système d’acquisition de données est alimenté par une cellule solaire et transmet les données des capteurs sans fil through un réseau cellulaire. Le prototype actuel a quatre moules connectées au système, mais il pourrait en traiter des dizaines.

Les chercheurs ont effectué plus de 250 heures de check avec des moules vivantes dans un aquarium de laboratoire et ont constaté que les capteurs étaient d’une précision exceptionnelle – mesurant l’angle d’ouverture de la coquille de la moule à moins d’un degré.

« Vous pouvez certainement dire quand il est fermé, quand il est ouvert et de combien », dit Bozkurt.

« Notre objectif est d’établir un » World wide web des moules « et de surveiller leur comportement individuel et collectif », déclare Bozkurt. « Cela nous permettra à terme de les utiliser comme capteurs environnementaux ou sentinelles. »

Les chercheurs poursuivent maintenant leurs checks pour mieux comprendre la robustesse du système. Par exemple, combien de temps pourrait-il durer en utilisation pratique dans des ailments réelles ? L’équipe prévoit de commencer bientôt les checks sur le terrain.

« En as well as d’explorer son efficacité en tant que moniteur environnemental, nous sommes convaincus que la technologie peut nous aider à apprendre de nouvelles choses sur les moules elles-mêmes », dit Levine. « Qu’est-ce qui les incite à filtrer et à se nourrir ? Leur comportement improve-t-il en réponse aux changements de température ? Bien que nous en sachions beaucoup sur ces animaux, il y en a aussi beaucoup que nous ne savons pas. Les capteurs nous donnent l’occasion de développer une foundation valeurs pour les animaux individuels, et pour surveiller le mouvement de leur coquille en réponse aux changements environnementaux.  »

Le travail a été réalisé avec le soutien de la National Science Basis, au titre des subventions 1160483 et 1554367 et du U.S. Fish and Wildlife Support, sous la subvention 2018-0535 / F18AC00237.