Дрон-натуралист будет исследовать биоразнообразие по следам ДНК на деревьях

Для каталогизации и мониторинга биоразнообразия экологи все чаще используют следы генетического материала под названием экологическая ДНК, которую живые организмы оставляют в окружающей среде.

На основе этих следов ДНК исследователи могут определить, какие виды обитают на определенной территории.

Получить образцы из воды или почвы легко, но другие места обитания — например, полог леса — труднодоступны для исследователей. В результате многие виды остаются не отслеженными в малоизученных районах.

Исследователи из ETH Zurich и Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта WSL, а также компания SPYGEN совместно разработали специальный дрон, который может автономно собирать образцы на ветвях деревьев.

Как дрон собирает материал

Дрон оснащен клейкими полосками. Когда летальный аппарат приземляется на ветку, материал с ветки прилипает к этим полоскам. После возвращения дрона на базу исследователи могут извлечь ДНК в лаборатории, проанализировать ее и сопоставить с генетическими данными различных организмов, используя сравнительный анализ базы данных.

Но не все ветви одинаковы: они различаются по толщине и эластичности. Ветви также сгибаются и отскакивают, когда на них садится беспилотник. Серьезной проблемой для робототехников стало программирование летательного аппарата таким образом, чтобы он мог автономно приближаться к ветке и оставаться на ней устойчивым достаточно долго для взятия образцов.

Посадка на ветки требует сложного управления, — пояснил Стефано Минчев, профессор экологической робототехники в ETH Zurich и WSL.

Изначально дрон не знает, насколько гибкой является ветка, поэтому исследователи оснастили его датчиком силы. Это позволяет дрону измерять этот фактор на месте и учитывать его при маневрировании.

Подготовка к работе в тропических лесах в зоопарке Цюриха

Исследователи протестировали свое новое устройство на семи видах деревьев. В образцах они обнаружили ДНК 21 отдельной группы организмов, или таксона, включая птиц, млекопитающих и насекомых.

Это обнадеживает, поскольку показывает, что метод сбора работает, — говорит Минчев, соавтор исследования, которое только что появилось в журнале Science Robotics.

Теперь исследователи хотят усовершенствовать свой беспилотник, чтобы подготовить его к конкурсу, цель которого — обнаружить как можно больше различных видов на 100 гектарах тропического леса в Сингапуре за 24 часа.

Чтобы проверить эффективность беспилотника в условиях, аналогичных тем, в которых он будет работать на конкурсе, Минчев и его команда в настоящее время проводят испытание в зоопарке Цюриха в тропическом лесу Масоала.

Сейчас у нас есть преимущество: мы знаем, какие виды здесь обитают, что поможет нам лучше оценить, тщательно ли мы собираем все следы эДНК с помощью этой техники или что-то упускаем, — говорит Минчев.

Чтобы иметь шансы на победу в конкурсе, устройство для сбора должно стать более эффективным и быстрее стартовать. В ходе испытаний на родине, в Швейцарии, дрон собрал материал с семи деревьев за три дня; в Сингапуре он должен суметь долететь и собрать образцы с десятикратно большего количества деревьев всего за один день.

Сбор образцов в естественном тропическом лесу, однако, ставит перед исследователями еще более сложные задачи. Частые дожди смывают эДНК с поверхностей, а ветер и облака препятствуют работе дрона.

Поэтому нам очень интересно узнать, сможет ли наш метод сбора образцов проявить себя в экстремальных условиях тропиков, — заключил Минчев.

18.01.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита

Выращивать кальмаров в аквакультуре пытаю...

Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека
Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека

Способность собак чувствовать боль человека мо...

Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса
Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса

Математики Санкт-Петербургского государственно...

Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями
Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями

Благодаря новым приборам для отслеживания...

Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось

Международная группа исследователей под р...

Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель
Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель

Многие владельцы кошек сталкиваются с тем...

Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках
Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках

Как движутся частицы в турбулентных жидко...

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности
Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека
Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека

Новости компаний, релизы

U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред
Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Биохимики СПбГУ выяснили, что гипоксия плода в сочетании со стрессом матери может приводить к никотиновой зависимости
В России начинает работу фонд для нуждающихся в сложном высокотехнологичном лечении