很难进行研究在海洋里。电子产品和盐水混得不好，海浪会把东西撞来撞去。越往深处走，越黑暗，越寒冷。压力上升到令人窒息的程度。海洋占地球表面的70%，占生物圈的99%以上，但只有大约10%或15%的海洋被精确地绘制了地图，馆长兼鱼类学家约翰·斯帕克斯(John Sparks)最近在参观美国自然历史博物馆(American Museum of Natural History)的新馆时估计看不见的海洋展览。“我们对火星表面的了解比对海底的了解还要多，”他说。

当科学家想要追踪最小的微型植物或最大的鲸鱼如何移动时，他们经常发现自己没有合适的工具来完成这项工作。博物馆的科学教务长、古生物学部门的负责人迈克尔·诺瓦切克(Michael Novacek)补充说，无论是研究被洋流携带、在海湾中缓慢前进，还是在开阔的海洋中长距离穿越的生物，研究人员通常都必须自己制造机器，并设计出特别的解决方案。“这不是现成的东西。”

研究人员必须装配坚固、廉价、定制的工具和传感器，这些工具和传感器既灵活又适应性强。(举例来说，机器鱼可以和鱼群混在一起或squishy-fingered触手它可以以最小的损害抓住珊瑚。)斯帕克斯把这类科学家称为修补匠。“他们自己制造设备，自己解决问题，”他说。以下是他们中的一些人是如何设计出追踪移动生物的方法的。

如何与水母相处

蒙特雷湾水族馆研究所的首席工程师Kakani Katija想知道月水母在做什么。它们在自然环境中是如何表现的?它们是在食物丰富的地方徘徊，还是完全受洋流的影响?为了回答这些问题，Katija需要数据——加速度、压力、深度和温度。

问题是，让水母看起来如此飘渺的特性也让它们难以驾驭或追踪。它们很脆弱，浮力适中，所以研究人员不愿意在它们身上安装会把它们拖下去的装置。现成的标签和传感器对于水母来说过于笨重。科学家还希望确保他们的干预不会破坏他们的数据。“如果你对行为感兴趣，你如何确保你安装(设备)的方式不会改变行为?”卡迪加与问道。为了控制这一点，数据收集标签需要很小，不显眼，并且符合空气动力学。因此，Katija和她的同事与佛罗里达州的红海龟仪器公司合作使用开源模型设计一个小标签。下一个障碍是找到一种方法把它附着在一个透明的生物上。

一些研究人员曾尝试用拉链将设备固定在水母上，但并不是所有的水母都有合适的突起来连接设备。Katija和她的合作者开始摆弄不同的材料和粘合剂，并与不同的水族馆合作，在水箱里的动物身上进行试验。事实证明，贴标签的最佳方法之一是一直放在卡蒂贾的背包里。

Katija准备了一些兽医胶，用于治疗伤口，以防她的狗在远足时受伤。同样的胶水被证明是一种很有前途的方法，可以将传感器粘附到水母上。这种胶水粘得很紧，几小时或几天后就会脱落——时间还不确定。这些传感器系在单丝线上，绑在浮子上，因此研究人员可以使用GPS收集它们。

这些标签将于下个月进入蒙特利湾水域，正好赶上水母爆发。

与浮游生物一起DIY漂流

许多海洋生物——鱼、鲸等——都能逆流而行。浮游生物。这些微小的植物和动物是海洋食物链的基础，也是大气氧气的主要来源，它们是专门的漂浮物，随洋流而去。尽管体型很小，它们的命运却事关重大。“如果浮游植物崩溃，我们的氧气就会消失，”斯帕克斯说。

朱尔斯·贾菲是加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所海洋物理实验室的研究海洋学家，他想更好地了解浮游生物是如何以及在哪里移动的。他的“自主微型水下机器人漂流者是微小生物本身的代表。这些漂浮物是由一套收集温度、压力等信息的传感器周围的同心泡沫圆柱体组成的，它们被扔在一艘小船的侧面。然后它们像浮游生物一样在水下流动。

研究人员使用声音来跟踪这些设备，这些设备每次在水中停留几个小时或几天。到目前为止，贾菲已经在加州拉霍亚和开曼群岛使用了它们，在那里它们被用来研究石斑鱼胚胎。

“这些家伙不坏，但它们不完全像浮游生物，”贾菲说。首先，它们相当大，这影响了它们在水中行进时的阻力。他说:“如果水移动得足够慢，那么它们的阻力系数可能足够高，我们可以从中获得有意义的数据。”“如果水流真的在加速，它们可能会被甩在后面，然后我们就会担心这个问题。”

贾菲期待着更多的改进——一个充满“更小、更便宜、更快的东西”的3d打印的未来。但他已经非常惊讶于他的设备如何为浮游生物世界提供了一个前所未有的视角。他说:“除非你把自己放在他们的参照系中，否则之前没有人会看到这一点。”“我们与这些不同尺度的生命共存，而它们周围的物理环境实际上改变了它们体验世界的方式。”

与鲸鱼同行

研究员站在船的前面奋力抓住一根悬在水里的长杆子。前面有一条鲸鱼，一闪而过的鳍或一缕浪花。研究人员把杆子再拉长一点，然后接触。通过吸盘，他将一组轻型传感器固定在鲸鱼的背部。当这只鲸类动物潜入水下时，整个科学团队都会跟着它。

斯坦福大学霍普金斯海洋站生物学助理教授杰里米·戈德伯根和他的合作者，设计标签它既包含微型运动传感器——加速度计、磁力计等等——也包含视频录像机。该团队成功地将其缩小到一块比人手稍大的聚苯乙烯泡沫。传感器收集数据，视频馈送让研究人员坐在后座上。

事实证明，吸盘是一种巧妙的方法，可以将整个东西粘在鲸鱼光滑的身体上，对于研究那些短暂浮出水面、在水下长时间停留的物种至关重要。你可能只有几次机会让传感器粘住。这个团队是目前正在南极半岛附近标记小须鲸在那里，他们正在学习更多关于海洋蓝绿色深处的运动模式、饮食习惯和日常生活的知识。