这不是 UFO——这架无人机正在从树顶采集动物 DNA

如果一只动物穿过森林，没有人看到它，它会留下痕迹吗？一个世纪前，没有办法找到留下的任何线索。但随着 DNA 技术的进步，特别是环境 DNA (eDNA) 检测仪器的进步，科学家可以根据粪便中的遗传物质以及动物脱落和留下的微观皮肤和毛细胞，了解野生动物访问过该地区的情况。对于寻求尽可能非侵入性地测量生态系统生物多样性的生态学家来说，eDNA 可以成为洞察的宝库。它可以在一个样本中捕捉到多个物种的存在。

但收集环境 DNA 并非易事。森林是大型开放空间，通常不易进入（例如，树冠很难到达），环境 DNA 可能潜伏在任何地方。解决这一大问题的一种方法是专注于森林中的特定表面以从中采集环境 DNA 样本，并使用小型机器人前往人类无法到达的地方。这是苏黎世联邦理工学院、瑞士联邦森林、雪和景观研究所 WSL 和 SPYGEN 公司研究团队的主要策略。有关他们的方法的论文本周发表在《科学机器人》杂志上。

在水生环境中，eDNA 采集机器人通过吸水和游泳来完成工作。但要到达树梢，研究人员不仅必须使用飞行无人机（它们更难定位和保护），这些无人机还需要能够栖息在各种表面上。

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瑞士团队提出的设计看起来很像一个悬浮篮，或者可能是一个微型飞碟。他们将这个重 2.6 磅的装置命名为 eDrone。它有一个笼状结构，由四个弧形组成，延伸到环形主框架下方，直径约为 17 英寸。环和笼状主体保护它及其四个螺旋桨免受障碍物的影响，有点像碰碰车周围的环。

为了实现操控，eDrone 使用了摄像头和“触觉着陆策略”，据论文称，这些策略可以感知施加在机器人身上的力的位置和大小，从而规划出适当的行动路线。为了帮助机器人抓握，还采用了防滑材料和每个弧形底部的碳悬臂等功能。

一旦无人机稳稳着陆，它就会使用粘性材料在每个弧线上从树枝上剥离一个 eDNA 样本并将其存放起来以供日后分析。在一次小规模的概念验证运行中，eDrone 成功地从三个不同科的七棵树上获取了 eDNA 样本。这是因为不同树种的树枝形态各异（有些是圆柱形的，有些有更多不规则的突出树枝）。不同的树木也寄居着不同的动物和昆虫。

研究人员在论文中写道：“物理相互作用策略源自一个数值模型，并通过降落在模拟和真实树枝上进行了实验验证。”“在户外着陆期间，成功从七种不同树木的树皮中收集了 eDNA，从而能够识别 21 个类群，包括昆虫、哺乳动物和鸟类。”

尽管机器人在这些小规模试验中表现良好，但研究人员指出，需要进行更广泛的研究，以了解其性能如何受到他们测试的树种以外的树种或风或阴天等环境条件变化的影响。此外，他们提出，除了分析雨水中的 eDNA 等其他方法外，机器人收集 eDNA 可以成为在森林中采样 eDNA 的另一种方法。

研究团队写道：“通过让这些机器人栖息在环境中，这种生物监测模式将提供有关全球生物多样性的信息，并有可能自动化我们测量、理解和预测生物圈如何响应人类活动和环境变化的能力。”

观看下面的无人机运行过程：