درک تنوع زیستی جنگل ها برای حفظ یا احیای آن ها حیاتی است. جمع آوری “DNA خارجی” به جا مانده از حیوانات، راه خوبی برای کشف آنچه در آنجا زندگی می کند بدون نیاز به شناسایی آنها یا حتی حضور همزمان آنها است – و این پهپاد از محققان سوئیسی، نمونه برداری از شاخه های درختان را ایمن تر و آسان تر انجام می دهد.
DNA خارجی می تواند به اشکال مختلفی باشد – پوست مرده یا پر، مواد زائد، مایعات – و می تواند در خاک، آب یا روی سطوحی مانند سنگ ها و شاخه های درخت یافت شود. اساساً، هر جا که یک حیوان بتواند آویزان شود، ردی از خود به جا می گذارد و ما می توانیم آن را پیدا کنیم. تا همین اواخر، این نوع تقویت و تجزیه و تحلیل DNA ممکن بود بسیار پیچیده یا گران باشد، اما ابزارهای انجام آن بسیار ارزان‌تر و استفاده آسان‌تر شده‌اند.
با این حال، مسئله جمع آوری DNA باقی می ماند، و در حالی که زیست شناسان مطمئناً می توانند نمونه های خاک و آب را جمع آوری کنند یا کناره های درختان را بتراشند، اندام های بلندی که پرندگان، پستانداران کوچک و حشرات در تمام طول زندگی خود در آن زندگی می کنند، بدون تجهیزات ویژه غیرقابل دسترسی هستند. سعی کنید به رئیس بخش خود بگویید که برای دریافت یک تیم درخت نوردی به 20 هزار دلار اضافی نیاز دارید زیرا گوانو کافی در جنگل وجود ندارد.
روباتیک‌های ماجراجو در ETH زوریخ روشی هوشمندانه برای نمونه‌برداری از DNA خارجی از شاخه‌های درخت ابداع کرده‌اند که می‌تواند به راحتی از روی زمین انجام شود. در مقاله ای که در Science Robotics منتشر شده است، آنها یک راه حل مبتنی بر پهپاد پیشنهاد می کنند: یک ربات هوایی که می تواند تا شاخه های بلند پرواز کند و بدون آسیب رساندن به شاخه یا خود، از آنها نمونه برداری کند.
این پهپاد کمی شبیه به یک چراغ مدرنیستی به نظر می رسد، با یک قاب چوبی زیبا و صفحه پلاستیکی ساخته شده، و نوارهایی از نوار چسب یا “پنبه مرطوب” که بر روی سطوح پایینی آن نصب شده است. هنگامی که به یک موقعیت عموماً مطلوب هدایت می شود، روی شاخه ای حرکت می کند تا نمونه برداری شود و هر حرکتی مانند تاب خوردن یا پریدن را با همگام سازی رویکرد خود نظارت می کند. هنگامی که تماس برقرار می کند، با فشار کافی فشار می آورد تا باعث شود مواد eDNA آزاد به باندها منتقل شوند، اما نه آنقدر که شاخه را از مسیر خارج کند. اساساً همینطور است خم می شود روی درخت.
نمودار کاغذی که نشان می دهد پهپاد چگونه کار می کند.
در سفرهای اولیه با پهپاد در درختکاری اطراف موسسه (ما از دانشگاه ها در مورد جنگل ها چیزهای زیادی می دانیم، همانطور که در مورد روانشناسی دانشجویان اطلاعات زیادی داریم)، تیم توانست ده ها گونه از گیاهان را شناسایی کند و حیوانات (و همچنین میکروارگانیسم ها). اینکه آنها قبل از بارندگی خیلی بیشتر از بعد از آن جمع آوری کردند نشان می دهد که این روش حضور اخیر را تشخیص می دهد که بسته به نیازهای پروژه می تواند مفید یا محدود کننده باشد.
این تیم قصد دارد به کار بر روی پهپاد ادامه دهد و به آن اجازه دهد به عمق درختان یا بالاتر برود یا تکنیک جمع آوری آن را برای کار در شرایط مختلف تنظیم کند.
محققان نوشتند: «نتایج ما راه را برای نسلی از کاوشگران رباتیک تنوع زیستی که قادر به بررسی eDNA در مقیاس‌های مکانی و زمانی مختلف هستند، هموار می‌کند». با اجازه دادن به این روبات‌ها برای زندگی در محیط زیست، این الگوی پایش زیستی اطلاعاتی در مورد تنوع زیستی جهانی ارائه می‌کند و به طور بالقوه توانایی ما برای اندازه‌گیری، درک و پیش‌بینی چگونگی واکنش زیست‌کره به فعالیت‌های انسانی و تغییرات محیطی را خودکار می‌کند.
در زیر می توانید این پهپاد را در حال عمل مشاهده کنید: