von Edmund H. Mahoney, Hartford Courant
Die millionenschwere Bedrohung des Unterlaufs des Connecticut River durch das invasive Wasserunkraut Hydrilla hat im ganzen Land Aufmerksamkeit erregt, da Wissenschaftler an Möglichkeiten arbeiten, es einzudämmen.
Jetzt entwickelt eine Gruppe von Ingenieurstudenten der Northeastern University in Boston eine Methode zur Fernverfolgung der Ausbreitung, eine Aufgabe, die das neue und dünn besetzte staatliche Amt für aquatische invasive Arten bisher zwei Jahre Arbeit in Anspruch genommen hat.
Der Hydrilla Hunter, wie er von den Studenten getauft wurde, ist ein kleines, ferngesteuertes Roboterschiff mit einer hochentwickelten Unterwasserkamera, die Hydrilla von anderen Wasserpflanzen unterscheiden, den Standort des Unkrauts lokalisieren und Koordinaten an das staatliche Wissenschaftsteam weiterleiten kann .
„Ich freue mich, dass wir das Bewusstsein dafür schärfen“, sagte Riya Sen, eine Studentin des Maschinenbaus im höheren Semester, die Teil des 12-köpfigen Studententeams war, das das Projekt konzipiert hat und es jetzt abschließt.
Verwandte Hydrilla-Stämme waren andernorts, insbesondere im Süden, ein Problem. Der Connecticut-Stamm trat jedoch vor weniger als zwei Jahrzehnten lokal auf und ist seitdem an den Ufern des Flusses und seinen Bächen, Buchten und Nebenflüssen von südlich von Springfield bis Essex, nahe der Flussmündung, explodiert.
Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Hydrilla als dekorative Aquarienpflanze nach Connecticut gelangte und von Familien, die ihre Heimtierfische entsorgten, in den Fluss gebracht wurde.
Im Laufe des Sommers bilden sich undurchdringliche, hektargroße Unkrautmatten. Angler können ihre Haken nicht hindurchwerfen; Es verschmutzt und blockiert Bootsmotoren und Kajakfahrer können es nicht durchdringen. In einigen Gebieten, beispielsweise rund um den Mattabassett River in Middletown, kann es den Flussfluss verlangsamen und riesige Brutstätten für Mücken schaffen. Steuereintreiber machen sich Sorgen über die Auswirkungen auf den Wert von Grundstücken am Wasser, und Jachthafenbesitzer geben Geld aus, um Kanäle für Kunden freizumachen.
Die Connecticut Agricultural Experiment Station, zu der das Amt für invasive Arten gehört, ist in ihren Bemühungen zur Bekämpfung von Hydrillas durch Personal und Finanzierung begrenzt. Mithilfe ihrer beiden Boote und Laptops mit globaler Positionierungssoftware haben die staatlichen Wissenschaftler dieses Jahr eine zweijährige Arbeit zur Kartierung der Ausdehnung und Dichte der Hydrilla abgeschlossen.
Basierend auf der Karte des Staates begann das US Army Corps of Engineers im vergangenen Sommer mit der Messung von Flussfluss und Strömung mit Farbstoffen als Vorstufe für einen Plan im nächsten Sommer, um zu testen, ob hydrillareiche Gebiete mit Herbiziden bekämpft werden können.
Hier glauben die Studenten aus dem Nordosten, dass sie helfen können.
Der Fluss sieht jetzt so aus, als wäre er frei von Hydrillas, weil die Pflanzenmatten vom Grund abbrechen, in Stücke brechen und jeden Herbst nach Süden zum Long Island Sound treiben. Da angenommen wird, dass sich die Connecticut-River-Hydrilla vermehrt, wenn Fragmente absinken und neue Pflanzen bilden, wird erwartet, dass das Unkraut im nächsten Sommer in noch größerer Stärke zurückkehrt.
Das bedeutet, dass eine kontinuierliche Kartierung erforderlich ist. Und so können Geräte wie Hydrilla Hunter laut den nordöstlichen Studenten verwendet werden.
„Wir arbeiten daran, Hydrilla in frühen Stadien zu finden, nicht wenn sie ausgewachsen ist, nicht wenn sie unsere Motoren verstopfen kann, sondern wenn sie ein kleiner Spross ist“, sagte Dan Simpson, ein Maschinenbaustudent und Teammitglied. „Und auf diese Weise kann es die Leute benachrichtigen, wenn es ein Gebiet fegt, damit sie daran arbeiten können, es zu entfernen.“
Das Projekt ist eine Voraussetzung, die die Studenten erfüllen mussten, um einen Ingenieurabschluss zu erlangen. Es brachte Teams von Studenten der Maschinenbau-, Elektro- und Computertechnik zusammen. Lisa Byrne, Studentin der Elektrotechnik und Informatik, entwickelte das Konzept letzten Sommer zusammen mit der Maschinenbauingenieurin Jessica Healey.
Das Herzstück des Geräts ist eine Hyperspektralkamera, die in der Lage ist, zwischen verschiedenen, für bestimmte Pflanzen spezifischen Lichtwellenlängen zu unterscheiden. Das bedeutet, dass die Kamera Hydrilla anhand der Wellenlängen des reflektierten Lichts von der gesamten anderen Wasservegetation unterscheiden kann.
„Jede Pflanze hat ihre eigene Spektralsignatur“, sagte Byrne. „Das ist der Grad des Reflexionsgrads, den es bei verschiedenen Lichtwellenlängen hat. Es gibt bestimmte Wellenlängen, bei denen es aufgrund der Menge an Chlorophyll in der Pflanze einfacher ist, Pflanzen voneinander zu unterscheiden.“
Die Kamera ist unter dem Fahrzeug aufgehängt – das die Schüler laut Bundesverordnung mit Lauflichtern ausstatten mussten – und leicht nach vorne geneigt, um bei natürlichem Licht arbeiten zu können. Der Antrieb erfolgt über eine Reihe elektrischer Propeller. Als Reaktion auf Fernbedienungen kann sich das Fahrzeug vorwärts, seitwärts und rückwärts bewegen und hat einen Wenderadius von Null.
Über seine Geopositionierungssoftware kann es so programmiert werden, dass es ein bestimmtes Gebiet vermisst und Koordinaten an Wissenschaftler sendet, wenn es Hydrilla entdeckt.
Healey sagte, das Gerät sei halbautonom, was bedeutet, dass es einer strengen menschlichen Aufsicht bedarf.
„Es gibt ein paar Ausfallsicherungen für den Fall, dass etwas schief geht“, sagte Healey.
„Aber es ist dafür gedacht, im Tandem gearbeitet zu werden, also braucht es immer noch etwas menschliche Hilfe da draußen. Das Hauptziel besteht darin, die manuelle Arbeitslast zu reduzieren. Weniger Leute da draußen auf einem Boot“, sagte Healey. „Sie könnten es an einen Ort schicken, um etwas zu tun, während Sie woanders hingehen, um etwas anderes zu tun. Die Laufzeit beträgt derzeit 90 Minuten, sodass es verschickt und abgerufen werden kann.“
Die Studenten sagten, dass Hydrilla Hunter immer noch ein Werk in der Entwicklung sei, das weiterer Tests und Verfeinerungen bedarf. Bestimmte Komponenten müssen möglicherweise durch andere ersetzt werden. Sie hoffen, es diesen Winter zu Tests nach Connecticut zu bringen.
Charles DiMarzio, Professor für Elektro- und Computertechnik im Nordosten, sagte, das Konzept sei solide und mit geringfügigen Änderungen könnten Regierungen es oder ähnliche Geräte möglicherweise verwenden, um eine Vielzahl störender Vegetation zu finden.
„Ich denke, sie könnten diese Technologie ziemlich gut vertragen“, sagte DiMarzio. „Zuerst müssten sie einige Experimente durchführen, es ausprobieren und verfeinern, um die Kosten zu senken und die Leistung zu verbessern, sowie die Zeitspanne, die es verfügbar sein kann. Und ich denke, sie müssten wirklich darüber nachdenken, es noch weiter zu entwickeln.“ nützlich für andere Arten in anderen Bundesstaaten, um die Investition zu verteilen.
„Aber ich halte es für durchaus machbar, dass daraus etwas gemacht werden könnte, das ziemlich einfach und zu relativ geringen Kosten genutzt werden kann“, sagte er.
Greg Bugbee, der die Anti-Hydrilla-Bemühungen in Connecticut leitet, sagte, er sei von den Northeastern-Studenten konsultiert worden und warte auf weitere Beweise für die Leistung von Hydrilla Hunter.
„Es ist ein Anfang“, sagte er.
2024 Hartford Courant.
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