Дроны обыскивают кроны деревьев в поисках образцов ДНК для мониторинга биоразнообразия
Исследователи используют дроны для сбора следов генетического материала, оставленного живыми организмами с верхушек деревьев.
купить плечики пластиковыеЭкологи собирают образцы генетического материала, называемого экологической ДНК (eDNA), для каталогизации и мониторинга биоразнообразия. На основе этих следов ДНК они могут определить, какие виды присутствуют в определенной области.
Хотя получить образцы из воды или почвы несложно, исследователям сложнее получить доступ к другим местам обитания, таким как полог леса, что затрудняет отслеживание обитающих там видов.
Исследователи из ETH Zurich и Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта WSL и компании SPYGEN объединились для разработки специального дрона, который может автономно собирать образцы с ветвей деревьев.
Дрон оснащен клейкими полосками. Когда самолет приземляется на ветку, материал с ветки прилипает к этим полоскам. Затем исследователи могут извлечь ДНК в лаборатории, проанализировать ее и сопоставить ее с генетическими совпадениями различных организмов, используя сравнения баз данных.
Различная толщина и эластичность веток могут затруднить для дронов определение места приземления для сбора полосок. Соответственно, тестовый дрон был запрограммирован на автономное приближение к ветке и устойчивое пребывание на ней достаточно долго, чтобы взять образцы, не причинив вреда.
«Приземление на ветки требует сложного контроля», — объяснил Стефано Минчев, профессор экологической робототехники в ETH Zurich и WSL.
Изначально дрон не знает, насколько гибка ветка, поэтому исследователи снабдили его клеткой, чувствительной к силе. Это позволяет дрону измерять этот фактор на месте происшествия и учитывать его при маневрировании.
Исследователи протестировали свое новое устройство на семи видах деревьев. В образцах они обнаружили ДНК 21 отдельной группы организмов или таксонов, включая птиц, млекопитающих и насекомых. «Это обнадеживает, потому что показывает, что техника сбора работает», — сказал Минчев.
В настоящее время предпринимаются усилия по дальнейшему совершенствованию беспилотника, чтобы подготовить его к соревнованиям, целью которых является обнаружение как можно большего количества различных видов на 100 гектарах тропических лесов Сингапура за 24 часа.
Чтобы проверить эффективность дрона в условиях, аналогичных тем, в которых он будет участвовать на соревнованиях, команда в настоящее время работает в зоопарке Цюриха в тропическом лесу Масоала.
«Здесь у нас есть преимущество в том, что мы знаем, какие виды присутствуют, что поможет нам лучше оценить, насколько тщательно мы собираем все следы эДНК с помощью этой техники, или мы что-то упускаем», — сказал Минчев.
Сбор образцов в естественном тропическом лесу ставит перед исследователями еще более сложные задачи. Частые дожди смывают ДНК с поверхностей, а ветер и облака мешают работе дрона.
«Поэтому нам очень любопытно посмотреть, оправдает ли себя наш метод отбора проб в экстремальных условиях тропиков», — заключил Минчев.
