Дроны кардинально расширили исследовательские возможности ученых

Опубликовано: 12 Августа 2018 г. Автор: Подготовил Андрей ДУДНИК | г. Астана
просмотров 1876

Минувшей зимой морской биолог из сиднейского Университета Маккуори Ванесса Пиротта впервые в своей жизни сумела получить образцы биологического материала из китовых фонтанов – тех самых характерных струй воды, которые животные выбрасывают из своего тела при всплытии на поверхность океана. Как пишет научно-популярный портал The Scientist, приближаться к здоровым китам довольно опасно, а суметь собрать достаточное количество образцов из почти мгновенно исчезающего фонтана – так вообще задача из разряда фантастических.

Этот видимый шлейф брызг, выбрасывающийся из лунки кита, считается просто водяным фонтаном, но в реальности является насыщенной органической смесью, включающей в себя образцы ДНК, гормоны и бактерии, – сообщает Пиротта, – которые, если удастся собрать – помогут в оценке состояния здоровья кита.

Пиротта искала способы заполучить вожделенные образцы, и судьба свела ее со старшим техником гусеничного краном и одновременно оператором БПЛА в сиднейской компании Heliguy Аластером Смитом. Вдвоем они несколько раз выходили в море и запускали специально-модифицированного дрона над стадами горбатых китов (Megaptera novaeangliae), всплывающими на поверхность близ берегов Австралии во время их ежегодной миграции на север.

На дроне была закреплена чашка Петри с дистанционным управлением крышки – чтобы поймать образец и закрыть крышку, во избежание загрязнения материала.

original.jpg

В декабре прошлого года Пиротта и его коллеги опубликовали описание своего метода, а также первичный анализ микробиоты дыхательных путей по меньшей мере 48 китов. Уже этим летом ученые сообщили, их анализы выявили в 19 образцах китовых выдохов шесть совершенно новых видов вирусов из пяти вирусных семейств.

Полученные группой Пиротты данные, а также результаты, собранные исследователями Океанографического института в Вудс-Холле в Северной Атлантике и Тихом океане, помогают ученым прийти к принципиально новому пониманию биологии китов.

Vanessa_WEB.jpg Люди начинают этим способом исследовать другие популяции, и это здорово, потому что теперь мы можем сравнивать найденные образцы, – говорит Пиротта. – Но мы только начали выстраивать этот каталог бактерий, и только-только испробовали краешек гигантских возможностей.

Сбор образцов китовых выбросов с помощью дронов – всего один пример, как исследователи используют новые возможности. Падение цен на беспилотные летательные аппараты, продление срока службы батарей и миниатюризация датчиков и навесного оборудования помогают ученым находить ответы в тех областях и сферах, которые ранее были недоступны или могли быть достигнуты только за счет длительных, дорогостоящих исследований.

0_lX99t12BSNQMQpK2.jpg Это почти безгранично, – говорит эколог Университета Монаша Рохан Кларк. Особенно в области пространственной экологии дроны с необходимыми датчиками дают вам возможность делать практически все, что мы уже делаем с помощью традиционных технологий. Но раньше вы даже не могли себе представить, что станете способны собирать данные с таким высоким разрешением и уровнем точности.

Первоначальные и наиболее очевидные успехи дронов в помощи науке заключались в простом фотографировании животных и растений. В 2016 году Рохан Кларк и его коллеги сообщали, что использование снимков, собранных с помощью дронов, для оценки количества гнездящихся птиц в тропических и полярных средах, обеспечивает более высокую точность, чем экспертные наблюдения с земли. Более того, съемка дронов дает дополнительные преимущества при работе на сложных рельефах, а также позволяет создавать богатые и глубокие архивы.

БПЛА теперь регулярно используются для наблюдения за размером и состоянием различных популяций животных: начиная с леопардовых тюленей (Hydrurga leptonyx) в Антарктике, до оливковых морских черепах (Lepidochelys olivacea) в Коста-Рике.

sykora-bodie sea turtles costa rica image.jpeg

Способность дронов делать серии аэрофотоснимков в высоком разрешении помогает исследователям в разгадывании еще более тонких экологических загадок. К примеру, не так как недавно группа Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) сумела продемонстрировать, как человеческая деятельность невольно и неожиданно влияет на физический ландшафт австралийской Пустыни Стшелецкого.

Для защиты от собак Динго пустыня перегорожена забором, протяженностью в 3,5 тысячи миль – он протянут через всю юго-восточную Австралию. Этому забору уже больше века, и давно известно, что из-за удаления основного хищника из экосистемы биологический баланс был нарушен – в местностях, где нет динго песчаные дюны бурно поросли кустарником, там развелась живность, и все такое прочее. Однако, как теперь выяснилось при помощи аэрофотосъемки с дронов, вслед за распространением кустарников начал меняться и ландшафт.

Там, где плотность кустарника высока, дюны имеют тенденцию быть более высокими и более «ухабистыми», – сообщает постдокторант UNSW Митч Лайонс. – Мы предположили, что изменения плотности кустарника изменяют режимы потока ветра и динамику рассеивания и поглощения осадков, что со временем привело к изменениям в дюнах.

Эти виды косвенного воздействия биологических факторов на физический ландшафт потенциально могут быть широко распространены, добавляет Лайон:

Здесь – это динго, но в других местах это могут быть другие хищники, или другие практики управления пастбищами или животноводства.

Исследователи все чаще используют БПЛА для сбора невизуальных данных. Например, сельскохозяйственный инженер Еврокомиссии Пабло Зарко-Техада и его коллеги использовали беспилотные летательные аппараты и небольшие пилотируемые самолеты, оснащенными тепловыми и гиперспектральными устройствами для спасения оливковых садов Италии. Патогенные бактерии Xylella fastidiosa селятся на деревьях, и постепенно разрушают их, при этом в первые несколько месяцев заражения видимых признаков не наблюдается.

XYLEFA_23.jpg Риск заключается в том, что зараженные деревья могут быть источником распространения бактерии, – поясняет Зарко-Техада. – Чем раньше мы сможем идентифицировать зараженные деревья, тем лучше возможность предотвращения ее распространения.

В течение двух летних сезонов, в 2016 и 2017 годах команда ученых производила сбор тепловых и гиперспектральных изображений. Были обследованы около 200 тысяч отдельных деревьев на более чем одной тысяче гектаров. Исследователи обнаружили, что их аппаратура способно выявлять и идентифицировать заболевшие деревья еще до начала появления визуальных симптомов.

Метод показал точность более 80%, и теперь он будет испытан на миндальных рощах в Испании и виноградниках на Майорке, которые страдают от инфекции той же самой бактерии.

У применения БПЛА в научных исследованиях существуют и противопоказания. К примеру, черные американские медведи или королевские пингвины терпеть не могут дроны, начинают нервничать, у них усиливается сердцебиение. Таким образом, как отмечают авторы портала, большие возможности БПЛА налагают и большую ответственность, и в каждом конкретном случае следует взвешивать все за и против применяемого метода.