Сбор генетического материала с верхушек деревьев в тропических лесах был бы практически невыполнимой задачей, которую можно было бы безопасно выполнить вручную. Вот почему ученые разработали систему, которая позволяет дрону выполнять эту работу, даже не касаясь самих деревьев.
Если вы хотите узнать, какие животные присутствуют в определенной области, относительно новый способ выяснения заключается в сборе и анализе того, что известно как ДНК окружающей среды — или сокращенно eDNA.
eDNA содержится в биологических веществах, таких как фекалии и слущенная кожа, которые животные регулярно сбрасывают в окружающую среду. Это означает, что если вы проанализируете образец воды, почвы или даже воздуха, взятый изВ этой среде вы можете определить, какие животные присутствуют в этой области, просто посмотрев, ДНК какого вида обнаружена в образце.
За последние несколько лет анализ ДНК использовался для всего: от оценки биоразнообразия насекомых до поиска Лох-Несского чудовища. В прошлом году ученые из швейцарского научно-исследовательского института ETH Zurich использовали эту технику, чтобы узнать, какие виды обитают высоко в пологе леса.
Оснащенный клейкой полоской eDNA-сборный eDrone от ETH ZurichETH Zurich
Чтобы сделать это, команда построила квадрокоптер-дрон с клейкими полосками на нижней стороне. Когда летательный аппарат мягко приземлился на ветки, генетический материал, который присутствовал на этих ветках, переносился на клей для последующего анализа.
Хотя это была значительно более быстрая, безопасная и простая альтернатива отправке биологов на верхушки деревьев, все еще оставался риск повреждения дрона и/или дерева в случае непреднамеренного жесткого столкновения. Кроме того, образцы можно было собирать только с веток, на которые мог приземлиться самолет.
Вот тут-то и пригодилась новая система.
Разработанная командой под руководством аспиранта по робототехнике из ETH Zurich Штеффена Кирхгеорга, она использует плоский тканевый зонд в форме диска, который опускается на тросе с лебедки, установленной на нижней стороне квадрокоптера.
Зонд немного похож на кофейный фильтр и оснащен стекловолоконными ребрами для дополнительной жесткости. Лаборатория экологической робототехники
Пока этот дрон безопасно парит на месте вышеверхушки деревьев, зонд пробирается вниз сквозь листву, задевая при этом множество листьев и веток. После того, как зонд собрал немного хорошей eDNA, его поднимают обратно на лебедку к дрону. Затем коптер возвращается на свою базу, чтобы зонд можно было снять и проанализировать его содержимое.
В демонстрационных испытаниях, проведенных в тропическом лесу в Юго-Восточной Азии, Кирхгеорг и коллеги дистанционно управляли дроном с помощью прямой трансляции с его бортовой камеры, управляя им за пределами прямой видимости, чтобы собрать 10 образцов из полога леса. Было обнаружено, что образцы содержат eDNA 152 различных видов. Большинство из них были пауками и насекомыми, такими как муравьи и термиты, хотя также присутствовала и ДНК длиннохвостой макаки.
Демонстрации проводились в рамках полуфинала XPRIZE RainforestEnvironmental Robotics Lab
«Если мы хотим, чтобы люди защищали природу, нам нужно рассказать им, что мы на самом деле защищаем — с помощью нашего решения мы надеемся лучше понять жизнь в пологе леса», — говорит Кирхгеорг.
Статья об исследовании недавно была опубликована в журнале Environmental Science & Technology. Систему можно увидеть в действии по сбору ДНК в немом видео ниже.
Система на основе беспилотника использует тканевый зонд для сбора ДНК с верхушек деревьев
