D10 Acelerometria e Telemetria Acústica em Campo

Tópico

A acelerometria e a telemetria acústica são as duas tecnologias dominantes para o estudo do comportamento locomotor e dos padrões de movimento de peixes em seu ambiente natural, um ambiente onde as técnicas de laboratório descritas anteriormente nesta série — velocimetria por imagem de partículas, respirometria e eletromiografia — simplesmente não podem ser aplicadas. Acelerômetros triaxiais, implantados ou fixados ao corpo do peixe, medem sua aceleração ao longo dos três eixos do espaço, com uma frequência de amostragem entre dez e cem hertz, suficiente para capturar cada ciclo do batimento da nadadeira caudal. A telemetria acústica, por outro lado, registra a posição do peixe na água usando uma rede de hidrofones receptores distribuídos, que triangulam a posição de um emissor acústico implantado no próprio peixe.

O acelerômetro implantado no peixe registra, na verdade, a soma de dois componentes: a aceleração da gravidade, um componente estático que revela a orientação do sensor dentro do corpo do peixe, e a aceleração dinâmica inerente ao movimento do peixe. A separação desses dois componentes — filtrando as altas frequências, que correspondem à aceleração dinâmica, e as baixas frequências, que correspondem ao componente gravitacional — resulta na aceleração dinâmica total do corpo, que é a soma dos valores absolutos dessa aceleração dinâmica ao longo dos três eixos do espaço. Essa aceleração dinâmica total do corpo demonstrou ser um indicador robusto do gasto energético do peixe, ou seja, de sua taxa metabólica, por meio de calibrações empíricas nas quais a taxa metabólica é proporcional à massa do peixe elevada a uma potência característica da espécie, e também proporcional a essa mesma aceleração dinâmica total do corpo.

Enquanto a acelerometria reconstrói o gasto energético do peixe a partir de seu próprio movimento, a telemetria acústica calcula a posição do peixe usando hiperbolização: a diferença no tempo que o sinal emitido pelo peixe leva para atingir cada par de hidrofones na rede define uma hipérbole no espaço, e a interseção de todas essas hipérboles, calculadas entre diferentes pares de hidrofones, indica a posição exata do peixe. A precisão desse posicionamento depende de três fatores: a geometria da matriz de hidrofones, a velocidade do som na água (que varia com a temperatura e a salinidade da água) e a resolução temporal usada para medir a diferença no tempo de chegada do sinal.

A combinação de acelerômetros, que fornecem a taxa metabólica e os ciclos de natação do peixe, com a telemetria acústica, que fornece sua trajetória completa em três dimensões, permite uma estimativa abrangente do custo de transporte do peixe em condições naturais — algo que nenhuma outra técnica descrita nesta série pode oferecer fora do ambiente controlado de um laboratório.

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