Специализированный дрон для изучения здоровья диких дельфинов
Численность мелких китов, включая дельфинов, с 1980 года сократилась на 87%. Люди влияют на их здоровье, вызывая изменения в уровне стресса, репродуктивной и дыхательной системах, но сбор этих ценных данных крайне сложен.
Чтобы лучше понять это влияние, исследователи из Института беспилотных систем Университета штата Оклахома разрабатывают дрон для сбора проб из выдоха (blow) дельфинов — смеси воды, воздуха и слизи, которую они выбрасывают через дыхала.
Новый метод вместо старого
Сейчас для оценки здоровья диких дельфинов в основном используют дистанционную биопсию дротиком или отлов животных. Эти методы не наносят физического вреда, но могут вызывать стресс, а также являются сложными, долгими и дорогими.
Цель команды — создать тихий дрон, который сможет подлетать к дельфину со «слепой зоны» и собирать пробы из выдоха. Это снизит стресс для животных и удешевит сбор образцов.
Сбор проб выдоха с помощью дронов уже применяется для больших и малых китов, но дельфины — более сложная цель:
- Их выдох длится около 0,3 секунды.
- Смесь вылетает со скоростью почти 200 миль в час.
- У дельфинов, вероятно, очень острый слух.
- Их глаза по бокам головы видят и в воздухе, и в воде.
Ценность гормональных проб
В пробах слизи из выдоха исследователи ищут гормоны (например, кортизол и прогестерон), чтобы оценить:
- Уровень стресса.
- Репродуктивную способность.
- Общее физиологическое состояние.
Также пробы могут выявлять респираторные патогены в лёгких или носовых проходах. Такой анализ особенно важен в районах разливов нефти, где химикаты могут вызывать гормональные нарушения, влияющие на развитие, метаболизм и размножение дельфинов.
Создание дрона-невидимки
Чтобы построить дрон, способный незаметно собрать пробу у движущегося дельфина, потребовались уникальные данные о его зрении и слухе. Их собрали в сотрудничестве с дельфинами из центра Dolphin Quest на Бермудах.
Исследование слуха: Учёные записывали поведение дельфинов (например, поворот головы) в ответ на воспроизводимый в воздухе шум дрона, чтобы оценить их способность его слышать.
Исследование зрения: Дельфинов обучали свистеть, когда они видели свет от лампочек на расширяющейся сфере (Hobermann sphere), расположенной вокруг их головы. Включая лампочки по одной, исследователи составили карту поля зрения дельфина.
Создание рободельфина: Для понимания динамики выдоха и тренировок полётов без реального животного аспиранты построили рободельфина (robodolphin). Он включает:
- Механическое лёгкое дельфина.
- Реплику носового прохода (дыхала), созданную на основе КТ-сканирования реальной головы дельфина и 3D-печати.
Рободельфин позволяет точно настроить параметры выдоха и определить, насколько близко и тихо должен подлететь дрон для успешного сбора пробы.
Дорожная карта испытаний
- Лётные испытания над рободельфином для отработки времени и стратегии сбора.
- Создание малошумного дрона с необходимой скоростью и манёвренностью. Данные о поле зрения будут использованы для построения траекторий подлёта через «слепые зоны».
- Испытания в движении: сначала на рободельфине, mounted на грузовике, затем с буксировкой на лодке для имитации реальных условий.
- Океанские испытания с дельфинами, обученными плаванию в открытом океане. Цель — проверить, может ли дрон поймать и сохранить гормоны во время полёта обратно к лодке исследователей.
- Сбор данных в дикой природе. Первая цель — резидентные прибрежные дельфины, которые постоянно сталкиваются с шумом от лодок и нефтяной промышленности, чтобы изучить стресс от антропогенного воздействия.
Если всё пойдёт по плану, через несколько лет будет создан специализированный дрон, способный незаметно собирать пробы на больших расстояниях. Это позволит учёным получать более качественные данные, минимально влияя на изучаемых животных.