Это не НЛО — этот беспилотник собирает ДНК животных с верхушек деревьев

Если животное проходит через лес и никто его не видит, оставляет ли оно след? Столетие назад не было бы никакой возможности собрать все улики, которые были оставлены позади. Но благодаря достижениям в области ДНК-технологий, в частности, инструментам обнаружения экологической ДНК (eDNA), ученые могут определить, какие дикие животные посещали территорию, основываясь на генетическом материале в экскрементах, а также на микроскопических клетках кожи и волос, которые животные сбрасывают и оставляют после себя. Для экологов, стремящихся измерить биоразнообразие экосистемы как можно более неинвазивным способом, eDNA может стать сокровищницей знаний. Он может фиксировать присутствие нескольких видов всего в одном образце.

Но собрать Эдну - задача не из легких. Леса - это большие открытые пространства, до которых нелегко добраться (например, до навесов трудно добраться), и Эдна может скрываться где угодно. Один из способов решить эту большую проблему - сосредоточиться на определенной поверхности в лесу, чтобы взять образец эДНА, и использовать маленького робота, чтобы проникнуть туда, куда люди не могут. Это основная стратегия команды исследователей из ETH Zurich, Швейцарского федерального института исследований лесов, снега и ландшафта WSL и компании SPYGEN. Статья об их подходе была опубликована на этой неделе в журнале Science Robotics.

В водной среде роботы, собирающие eDNA, потягивают и плавают, выполняя свою работу. Но чтобы добраться до верхушек деревьев, исследователи не только должны использовать летающие дроны (которые сложнее ориентировать и сложнее защищать), эти дроны также должны иметь возможность садиться на различные поверхности.

Дизайн, разработанный швейцарской командой, очень похож на левитирующую корзину или, может быть, на миниатюрную летающую тарелку. Они назвали это хитроумное устройство весом 2,6 фунта eDrone. Он имеет структуру, похожую на клетку, состоящую из четырех дуг, которые проходят под кольцевым каркасом диаметром около 17 дюймов. Кольцо и похожий на клетку корпус защищают его и его четыре винта от препятствий, вроде кольца вокруг бампера автомобиля.

Для маневрирования eDrone использует камеру и “тактильную стратегию приземления”, согласно документу, которая может воспринимать положение и величину сил, прикладываемых к телу робота, чтобы наметить соответствующий курс действий. Для лучшего сцепления с поверхностью предусмотрены такие элементы, как нескользящий материал и карбоновые кронштейны в нижней части каждой дуги.

Как только он прочно приземляется, беспилотник использует липкий материал на каждой дуге, чтобы снять образец eDNA с ветки дерева и убрать его для последующего анализа. В ходе небольшой проверки концепции eDrone удалось успешно получить образцы eDNA с семи деревьев из трех разных семейств. Это связано с тем, что разные породы деревьев имеют свою собственную морфологию ветвей (некоторые из них цилиндрические, а другие имеют более неправильные выступающие ветви). На разных деревьях также обитают разные животные и насекомые.

“Стратегия физического взаимодействия основана на численной модели и экспериментально подтверждена посадками на фиктивные и реальные ветки”, - пишут исследователи в статье. “Во время посадок на открытом воздухе eDNA была успешно собрана с коры семи разных деревьев, что позволило идентифицировать 21 таксон, включая насекомых, млекопитающих и птиц”

Хотя робот хорошо справился со своей задачей в этих небольших испытаниях, исследователи отметили, что необходимы более обширные исследования того, как на его производительность могут влиять породы деревьев, помимо тех, которые они тестировали, или изменяющиеся условия окружающей среды, такие как ветер или пасмурное небо. Более того, по их мнению, сбор эДНК роботом может стать дополнительным способом отбора проб эДНК в лесах наряду с другими методами, такими как анализ эДНК из дождевой воды.

“Позволяя этим роботам жить в окружающей среде, эта парадигма биомониторинга предоставит информацию о глобальном биоразнообразии и потенциально автоматизирует нашу способность измерять, понимать и прогнозировать, как биосфера реагирует на деятельность человека и изменения окружающей среды”, - написала команда.

Посмотрите на беспилотник в действии ниже: