Νέο ρομπότ μπορεί να αισθανθεί το σχέδιο Plankton οπτικά και ακουστικά

Zooglider (κορυφή) με μια συλλογή εικόνων zooplankton που έχει συλλέξει το ρομπότ. Κορυφαία φωτογραφία: Benjamin Whitmore

Μια ομάδα βιολογικών και φυσικών ωκεανογράφων και μηχανικών έχουν τροποποιήσει ένα κοινό φυσικό όργανο ωκεανογραφίας για να μπορέσει να απεικονίσει το ζωοπλαγκτόν καθώς γλιστράει μέσα από τον ωκεανό.

Το ρομπότ, ένα πρώτο όργανο ανίχνευσης που το ονόμασε Zooglider από τον Mark Ohman, βιολογικό ωκεανογράφο στο Ωκεανογραφικό Ίδρυμα Scripps στο Πανεπιστήμιο Καλιφόρνιας του Σαν Ντιέγκο, χρησιμοποιεί ως πλατφόρμα του ένα ανεπτυγμένο ανεμοπλάνο Scripps γνωστό ως Spray. Οι προγραμματιστές οργάνων Ohman και Scripps εξοπλίζουν τα ανεμοπλάνα Spray με τορπίλη με μια κάμερα (που ονομάζεται Zoocam) και ένας ερευνητής της συσκευής αποκαλεί το Zonar που συγκεντρώνει ακουστικά δεδομένα σχετικά με τα θαλάσσια ζώα με ελεύθερα παρασυρόμενα μικροσκοπικά ζώα zooplankton - με τη μορφή ενός οργάνου σόναρ.

Το Zooglider μπορεί να αποκτήσει εικόνες ζωοπλαγκτού κάθε πέντε εκατοστόμετρα σε βάθη 400 μέτρων ή και περισσότερο καθώς διαχέει το θαλασσινό νερό σε μια σήραγγα δειγματοληψίας επί του σκάφους. Το νέο όργανο αντιπροσωπεύει μια σημαντική ανακάλυψη στο ότι επιτρέπει παρατηρήσεις της μικροσκοπικής ζωής στο περιβάλλον του και παρέχει πληροφορίες για τη ζωή αυτή σε χωρικό πλαίσιο. Αυτό προωθεί την ικανότητα των επιστημόνων να αποκτούν ποσοτικά δεδομένα σχετικά με τη μικροσκοπική ζωή σε συγκεκριμένες περιοχές, μια θεμελιώδης επιδίωξη των βιολογικών ωκεανογράφων που μελετούν τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν οι θαλάσσιοι οργανισμοί και επηρεάζονται από τη φυσική και τη χημεία του περιβάλλοντός τους.

"Σχεδόν όλες οι μείζονες διαδικασίες στον ωκεανό - ο κύκλος του άνθρακα, η παραγωγή της αλιείας, οι βλαβερές ανθοφορία, η οξίνιση των ωκεανών, η αποξυγόνωση - συνδέονται άμεσα με τα ελεύθερα παρασυρόμενα ζώα της ανοιχτής θάλασσας, το ζωοπλαγκτόν", ανέφερε ο Ohman. "Αυτό είναι το πρώτο μας παράθυρο για τον κόσμο τους μέσα από ένα εντελώς αυτόνομο όχημα. Είμαστε ενθουσιασμένοι από τις νέες ευκαιρίες που προσφέρει το Zooglider για την απεικόνιση και κατανόηση αυτών των οργανισμών, χωρίς να διαταράσσονται στο φυσικό τους περιβάλλον ».

Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το Zooglider θα παράσχουν γνώσεις σχετικά με τη δυναμική του ζωοπλαγκτού, η οποία παρέχει έμμεσες πληροφορίες για το φυτοπλαγκτόν, στο οποίο τροφοδοτούνται το ζωοπλαγκτόν, καθώς και για τους οργανισμούς που τροφοδοτούν το ζωοπλαγκτόν. Το Zooglider υπόσχεται επίσης μια ανεκτίμητη εικόνα του τρόπου με τον οποίο η θαλάσσια ζωή ανταποκρίνεται στην κλιματική αλλαγή.

Οι φυσικοί ωκεανογράφοι και μηχανικοί με επικεφαλής τον Russ Davis του Scripps ανέπτυξαν το ψεκαστήρα που ξεκίνησε στα τέλη της δεκαετίας του 1990. Το ρομπότ μήκους 2 μέτρων, το οποίο μπορεί να προγραμματιστεί από κινητό τηλέφωνο, χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση και την παρακολούθηση των συνθηκών του El Niño εκτός Καλιφόρνιας, των πετρελαιοκηλίδων στον Κόλπο του Μεξικού και των ρευμάτων στη θάλασσα του Σολομώντος. Τα αεροσκάφη ψεκασμού είναι προγραμματισμένα να τρέχουν κατά μήκος τρανσέτ, να καταδύουν και να αναστρέφονται με τη μόδα, καθώς η πλευστότητα τους χειρίζεται από εσωτερικές κύστεις. Ενώ στην επιφάνεια, τα ανεμόπτερα μεταδίδουν δεδομένα πίσω στους ερευνητές.

Ο Ohman, ο Davis, ο μηχανικός ανάπτυξης Jeff Sherman και άλλοι πρόσθεσαν ένα πακέτο οπτικών αισθητήρων και ένα σύστημα σόναρ στο Zooglider. Οι συγγραφείς δήλωσαν ότι επέλεξαν το Spray ως πλατφόρμα έναντι άλλων τύπων θαλάσσιων οργάνων λόγω της ικανότητάς του να ελαχιστοποιεί την κατανάλωση ενέργειας και να παραμείνει στον ωκεανό για χρονικό διάστημα 50 ημερών ή περισσότερο με την προσθήκη πιο σύνθετων αισθητήρων. Επίσης, ο σχεδιασμός του προκαλεί τη μικρότερη διαταραχή στις μικροσκοπικές κοινότητες που παρατηρεί.

"Ο Mark [Ohman] είχε μια μεγάλη ιδέα να μεταφέρει μια μεγάλη φωτογραφική μηχανή στον πάνω ωκεανό σε ανεμόπτερα για να παρατηρήσει το ζωοπλαγκτόν και τον Jeff [Sherman] και είχα έναν μεγάλο χρόνο να σχεδιάσω το Zoocam με μεγάλη εστιακή απόσταση και να το τοποθετήσω σε ένα ανεμόπτερο ψεκασμού κάνει το Zooglider ", δήλωσε ο Davis. "Ακόμη πιο ευχάριστο ήταν να δούμε πώς προέκυψαν νέα δεδομένα συμπεριφοράς zooplankton από τα δεδομένα του."

Ο συν-συγγραφέας Jeffrey Ellen από τη Σχολή Μηχανικών Jacobs του UC San Diego δημιουργεί μεθόδους με τις οποίες τα δεδομένα εικόνας του Zooglider μπορούν να αναλυθούν μέσω της μηχανικής μάθησης. Άλλοι συνεισφέροντες περιλαμβάνουν τους Kyle Grindley, Benjamin Whitmore και Catherine Nickels της Scripps.

Η ανάπτυξη του Zooglider υποστηρίχθηκε από το Ίδρυμα Gordon και Betty Moore.