为什么我们要用这些定制无人机来采集鲸鱼鼻涕

A humpback whale breaches off the coast at Clovelly Beach in Sydney, AustraliaImage: Vanessa Pirotta
本内容由人工智能自动翻译。

你是否观看过观鲸活动,或见过鲸鱼浮上水面换气?如果有,你一定见过它换气时从水面升起的水雾,随后再次潜入水中。你是否知道,这种水雾也被称为鲸鱼鼻涕?

鲸鱼鼻涕由生物物质构成,例如来自鲸鱼肺部的DNA、激素和细菌。一支由无人机专家、微生物学家、病毒学家和我组成的专业团队一直在合作,以一种全新且令人兴奋的方式采集鲸鱼鼻涕(有关详情请阅读《海洋科学前沿》(Frontiers in Marine Science))。我们正在使用定制无人机检查鲸鱼的健康状况。

过去,对鲸鱼进行健康评估的对象要么是搁浅的鲸鱼(其健康状况已受损),要么是被猎杀的鲸鱼。如今,在不伤害鲸鱼的前提下收集其健康信息,意味着采集它们的皮肤(有时会漂浮在海面上)、粪便或鼻涕。目前采集鲸鱼鼻涕的方法是,科学家使用末端带有培养皿的长杆。科学家需要乘船非常靠近鲸鱼,并在其换气时将长杆悬于鲸鱼上方。由于船只需要极近距离靠近,这种方法可能很危险。

我的博士研究与Heliguy Scientific公司的无人机专家Alastair Smith开展了产业合作。我们使用竞速式无人机采集鲸鱼鼻涕。这些无人机配有可远程操控的翻盖式培养皿支架,使我们每次采集鲸鱼鼻涕时都能装载一个干净的培养皿。

我们在澳大利亚悉尼海岸附近设计、制造并测试了无人机采集方法。座头鲸每年都会从南极寒冷的觅食水域向北迁徙,在那里度过夏季觅食,然后抵达澳大利亚周边温暖的繁殖地。我们通常在5月至11月期间于悉尼海岸附近观察到座头鲸游弋。该种群是保护成功的案例,在捕鲸禁令后数量一直在以每年约11%的速度恢复。目前其数量已超过30,000头。这使它们成为我们这种方法的理想研究物种。

为采集鲸鱼鼻涕,我们乘船驶向近海。一旦发现一头鲸鱼或一群鲸鱼(两头或更多鲸鱼),我们便将无人机升空,并将其飞至距离船只200米或更远的鲸鱼上方。到达位置后,我们通过无人机的摄像头观察鲸鱼可能浮出水面的时机。当鲸鱼浮上水面换气时,无人机的培养皿被打开,无人机穿过鲸鱼鼻涕飞行。随后,培养皿立即关闭,以尽量减少样本污染,无人机则飞回研究船。

在实验室中,我运用法医学技术来鉴定栖息于鲸鱼肺部的细菌种类。我们采用下一代测序技术完成此项工作,从而建立了样本中细菌种类的数据库。随后,我们将样本与在悉尼海岸采集的海水和空气样本进行比较,以证明我们的无人机确实采集到了鲸鱼鼻涕。

我还能够将研究结果与北半球开展的类似研究进行比较,发现其他鲸鱼种群的鼻涕中所含细菌种类存在一些重叠。我们还可以利用这些信息,为了解搁浅或患病鲸鱼的健康状况提供参考。

连续多年采集样本(即长期采样)可能有助于我们追踪鲸鱼种群健康状况随时间的变化。采集的样本越多,我们就能更全面地掌握它们的健康状况。与此同时,我们还通过采集海洋环境中栖息的微生物,进一步了解海洋健康状况。例如,这些鲸鱼在迁徙至澳大利亚的过程中,可能携带来自南极的微生物。未来,我们可以调整这种方法,以更多了解濒危鲸鱼物种(例如北露脊鲸和南露脊鲸)的健康状况。

采集鲸鱼鼻涕需要获得大学动物伦理审查批准、科学许可证,并需要一名持有资质的民航安全局无人机飞手。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。