ドローンは、クローズアップ、高解像度の画像処理およびデータ収集機能を提供することで生物多様性研究に革命を起こす予定です

為了擁有健康的生態系統，我們需要生物多樣性，因為它支持地球上的所有生命，包括人類。沒有各種微生物、植物和動物，我們根本不可能擁有一個平衡的環境。

為了維持健康的生態系統，我們需要生物多樣性，因為它支持地球上的所有生命，包括人類。沒有各種微生物、植物和動物，我們根本不可能擁有一個平衡的環境。

生物多樣性提供清潔空氣、淡水和洪水管理等生態系統服務，這對人類福祉至關重要。它也支持糧食安全，幫助碳封存，解毒和分解廢物，增強生物體的復原力，並幫助調節疾病。植物和動物的基因甚至被用來開發藥物和藥物。

所以，很明顯我們需要更了解生物多樣性。研究森林和樹冠生物多樣性的強大工具是環境 DNA (eDNA) 分析。然而，在如此高、複雜的環境下，要採集eDNA樣本並不容易。

傳統上，使用諸如滾動樹木或表面擦拭等勞動密集型方法來完成這項任務。依靠衛星影像或使用起重機來研究區域不僅需要付出巨大的努力才能達到足夠的覆蓋範圍，而且缺乏精確度。

但現在不再了。無人機將透過提供特寫、高解析度成像和資料收集功能來改變這種情況。

一項新研究建議使用無人機（UAV）來探索樹頂的生物多樣性，特別是在偏遠和交通不便的地區。這意味著無人機將安全地執行這項工作，而無需人們前往熱帶雨林等難以到達的地區從樹梢收集遺傳物質，同時幫助我們更深入地了解生物多樣性。

使用無人機收集 eDNA

eDNA 存在於黏液、糞便和死皮細胞等生物物質中，幾十年來一直被用來檢查生物多樣性。 DNA 痕跡可用於編目和監測生物多樣性，幫助研究人員確定特定區域存在哪些物種。

去年初，蘇黎世聯邦理工學院研究所的科學家利用這項技術找出哪些物種利用森林樹冠來建造家園。

為了建造這款能夠自行在樹枝上收集樣本的特殊無人機，蘇黎世聯邦理工學院的研究人員以及瑞士聯邦研究所 WSL 的研究人員與 SPYGEN 公司合作。

飛機底部安裝有膠條。將無人機輕輕地降落在樹枝上，一旦通用材料從樹枝轉移到這些黏合劑上，就會對其進行分析。

但是牧場的厚度和彈性各不相同。而讓飛機接近樹枝並保持穩定以成功採集樣本對研究人員來說是一個巨大的挑戰。

「降落在樹枝上需要複雜的控制。」

——Stefano Mintchev，當時蘇黎世聯邦理工學院和 WSL 環境機器人學教授

因此，團隊為無人機安裝了力感應籠，使飛機能夠測量樹枝的靈活性並利用它來移動。隨後該設備在 7 種樹種上進行了測試，結果發現樣本中含有來自 21 個不同生物群的 DNA，包括鳥類、昆蟲和哺乳動物。

雖然這是將生物學家送到樹頂的更簡單、更快、更安全的替代方案，但即使這種方法也不是完全沒有風險的。

使用無人機時，如果發生意外的嚴重碰撞，不僅會損壞樹木，還會損壞無人機本身。然後，僅從無人機降落的樹枝上收集樣本存在限制。因此，雖然結果“令人鼓舞”，但無人機必須改進。

改良的生物多樣性研究系統

現在，蘇黎世聯邦理工學院的科學家們創造了一種新穎的、客製化設計的機器人系統。這種無人機在樹冠內收集 eDNA 的新方法採用了表面擦拭技術。

該研究由蘇黎世聯邦理工學院機器人學博士生 Steffen Kirchgeorg 領導，開發了一種帶有平面織物探針的採樣系統。這塊羊毛布實際上被切成圓形，就像咖啡過濾器的形狀一樣，並附有玻璃纖維條以提供結構。

探頭透過安裝在四軸飛行器底部的起重裝置的繫繩向下移動。這樣，無人機就可以遠離植被。

無人機還配備了感測器，可以防止探測器的繩索纏繞在樹枝上。研究人員對系統進行了編程，使其在檢測到撞擊時自動移動位置。

その仕組みは、UAV が木のてっぺんの上で安全にホバリングすることです。次に、プローブは葉の間を通って降下され、そこで葉や枝にブラシが当たります。そして、eDNA が収集されたら、プローブを取り外してその内容を後で分析することができます。

実験は東南アジアの熱帯雨林で行われ、キルヒゲオルグ氏らは搭載カメラからのライブ映像を通じてドローンを遠隔操作した。ドローンは目視外に飛行し、森林の樹冠から 10 個のサンプルを収集しました。

新しいアプローチの有効性はXPRIZE熱帯雨林準決勝で実証され、チームはこれらから152の異なる種のeDNAを発見したことを明らかにしました

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