Das Verständnis der Biodiversität von Wäldern ist entscheidend für ihre Erhaltung oder Wiederherstellung. Das Sammeln von „externer DNA“, die von Tieren hinterlassen wurde, ist eine gute Möglichkeit, herauszufinden, was dort lebt, ohne sie entdecken oder sogar gleichzeitig dort sein zu müssen – und diese Drohne von Schweizer Forschern macht die Probenahme an Ästen sicherer und einfacher.
Externe DNA kann aus vielen Formen stammen – abgestorbene Haut oder Federn, Abfall, Flüssigkeiten – und kann in Erde, Wasser oder auf Oberflächen wie Felsen und Ästen gefunden werden. Grundsätzlich hinterlässt ein Tier überall dort, wo es sich aufhält, eine Spur von sich selbst und wir können das erkennen. Bis vor kurzem war diese Art der DNA-Amplifikation und -Analyse möglicherweise zu komplex oder zu teuer, aber die Werkzeuge dafür sind viel billiger und benutzerfreundlicher geworden.
Es bleibt jedoch die Frage des Sammelns der DNA, und während Biologen sicherlich Boden- und Wasserproben sammeln oder die Seiten von Bäumen kratzen können, sind hochgelegene Äste, in denen Vögel, kleine Säugetiere und Insekten ihr ganzes Leben verbringen, ohne spezielle Ausrüstung unzugänglich. Versuchen Sie, Ihrem Abteilungsleiter zu sagen, dass Sie zusätzliche 20.000 Dollar brauchen, um ein Baumkletterteam zu bekommen, weil es nicht genug Guano auf dem Waldboden gab.
Die abenteuerlustigen Robotiker der ETH Zürich haben eine clevere Methode entwickelt, um externe DNA aus Ästen zu entnehmen, die einfach vom Boden aus durchgeführt werden kann. In einem in Science Robotics veröffentlichten Artikelschlagen sie eine drohnenbasierte Lösung vor: einen Flugroboter, der zu hohen Ästen hochfliegen und Proben von ihnen schnappen kann, ohne den Ast oder sich selbst zu beschädigen.
Die Drohne sieht ein bisschen wie eine modernistische Leuchte aus, mit einem wunderschön gearbeiteten Holzrahmen und einer Kunststoffabschirmung und Streifen aus Klebeband oder „befeuchteter Baumwolle“, die auf ihren unteren Oberflächen angebracht sind. Nachdem er an eine allgemein günstige Position geführt wurde, schwebt er über einem zu beprobenden Ast und überwacht jede Bewegung wie Schwanken oder Springen und synchronisiert seine Annäherung. Wenn es Kontakt herstellt, drückt es mit genügend Druck, um zu bewirken, dass loses eDNA-Material auf die Streifen übertragen wird, aber nicht so stark, dass es den Zweig aus dem Weg schiebt. Im Wesentlichen es lehnt auf dem Baum.
Diagramm aus dem Papier, das zeigt, wie die Drohne funktioniert. Bildnachweis: ETHZ
Bei den ersten Ausflügen mit der Drohne in das Arboretum rund um das Institut (wir wissen viel über Wälder direkt an den Universitäten, genauso wie wir viel über Psychologie von Studenten wissen) konnte das Team Dutzende von Pflanzen- und Tierarten identifizieren ( sowie Mikroorganismen). Dass sie vor dem Regen viel mehr gesammelt haben als danach, deutet darauf hin, dass die Methode in letzter Zeit präsent ist, was hilfreich oder einschränkend sein kann, je nachdem, was ein Projekt benötigt.
Das Team plant, weiter an der Drohne zu arbeiten, sie weiter in Bäume oder höher fliegen zu lassen oder ihre Sammeltechnik an andere Umstände anzupassen.
„Unsere Ergebnisse ebnen den Weg für eine Generation von Biodiversitäts-Erkundungsrobotern, die in der Lage sind, eDNA auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen zu untersuchen“, schreiben die Forscher. „Indem diese Roboter in der Umwelt leben, würde dieses Biomonitoring-Paradigma Informationen über die globale Biodiversität liefern und möglicherweise unsere Fähigkeit automatisieren, zu messen, zu verstehen und vorherzusagen, wie die Biosphäre auf menschliche Aktivitäten und Umweltveränderungen reagiert.“
Sie können die Drohne unten in Aktion sehen: