现在是南极洲的夏天，这意味着海岸线附近的温度徘徊在冰点左右。杜克大学的海洋生物学家大卫·约翰斯顿（David Johnston）和他的同事们正利用这宜人的天气。在过去的几周里，他们让固定翼无人机和多旋翼无人机在海岸线和近海区域上空飞翔。
“关键是要在把电池装进无人机之前保持电池的温暖，”约翰斯顿说。“我们使用滑雪时常用的那种暖宝宝。”
这些不知疲倦的无人机一直在监视企鹅群和座头鲸。为了解野生动物，生物学家传统上会驾驶小型飞机或直升机在空中飞行，仔细研究卫星图片，或者徒步接近。但约翰斯顿和其他科学家越来越多地转向使用无人机，看它们是否能更好地、更快地完成工作。“无人机可以为载人飞机提供一个非常安全、环保且成本低廉的替代方案，”加拿大蒙特利尔麦吉尔大学野生动物生物学名誉教授大卫·伯德（David Bird）说。
野生动物生物学家通常使用的无人机体积小巧，价格也相对便宜。但它们可以捕捉到详细的照片，或者配备热成像相机或其他传感器。
它们确实有局限性。尽管约翰斯顿在地球最南端取得了成功，但无人机无法应对极端条件，也无法覆盖大片区域，而且在某些情况下仍可能给动物带来压力。“我们还在试图弄清楚用无人机能做什么，不能做什么，”西班牙加的斯大学和厄瓜多尔洛哈技术大学的玛格丽塔·穆莱罗·帕兹马尼（Margarita Mulero Pázmány）说。
他们正在研究无人机是否可以用来计数动物种群和追踪它们的活动。无人机甚至可能能够阻止偷猎者，探索未知或危险的区域，并以前所未有的清晰度观察动物的日常生活，而不会打扰到它们。
从上方看到的景象
座头鲸 协同合作捕捉晚餐，通过吹出气泡环来围捕鱼类和磷虾。约翰斯顿和他的团队希望能观察到有多少鲸鱼参与了这些捕食活动，它们是否随着时间的推移扮演相同的角色，以及气泡的大小。他说：“通常我们的视角是从船上和陆地上看的，所以能够从空中直观地看到它们在做什么，这太惊人了。”
他和他的团队将他们的无人机作为托运行李带到了智利，然后在登船前往南极洲。约翰斯顿说：“它们非常便携，你可以带它们去任何地方。” 在许多偏远地区，没有跑道，这使得无人机成为从空中近距离调查动物的唯一途径。
载人飞机还有另一个大问题。“飞行是危险的……你不能乘坐大型飞机在高空进行这项[研究]，你需要能够盘旋并接近地面，”爱达荷大学野生动物生态学助理教授索菲·吉尔伯特（Sophie Gilbert）说。“小型飞机容易出问题。”
事实上，野生动物生物学家在工作中死亡的主要原因是小型飞机或直升机坠毁。伯德说：“几乎所有的野生动物生物学家都知道有同事或朋友死于飞机或直升机坠毁，而且大多数情况下是在执行公务，比如调查巢穴或计数动物。”
驾驶无人机比爬进飞机——或攀爬树木和悬崖——要安全得多。“如果我们想检查猛禽的巢穴，爬树总是很危险的。所以我们可以用这些非常便宜的无人机飞上去看一眼，”穆莱罗·帕兹马尼说。
而且它们速度很快。有了无人机，科学家们就能捕捉到他们可能错过的戏剧性时刻。“起飞和开始收集数据只需要10分钟，这非常方便，因为生物学中有些现象发生在非常短暂的时间窗口内，”穆莱罗·帕兹马尼说。她和她的同事 使用 无人机绘制了塞维利亚一群红隼的飞行路径。他们发现这些鸟类正在跟随收割谷物的机器。当收割机工作时，小昆虫会被驱赶出来。有了无人机，研究人员几乎可以实时跟踪这些鸟类寻找食物。
约翰斯顿说：“传统上，我们会依赖卫星或飞机来获取我们正在获取的信息，即使那样，分辨率也不会如此之高。但有了无人机，它让我们能够随时随地进行这种研究。我们不必等到卫星恰好经过且没有云的时候，我们也不必费力召集飞机机组人员。”
另一方面，无人机的电池续航时间很短，而且尽管它们越来越坚固，但无法在潮湿或有风的天气中运行。“你总是要担心海洋——盐水和电子产品不好兼容，”约翰斯顿说。
突破界限
好奇的生物学家不必将他们的无人机局限于拍摄照片或视频。他们也在构思更具创意的方案。
无人机可用于收集空气中的微生物，以监测疾病的传播。无人机 可以 向研究人员想要安装身份识别标签的动物发射镇静剂，或收集毛发、血液和粪便样本。伯德和他的同事们在无人机上粘贴了无线电追踪器和天线，以追踪佩戴发射器的鸣禽信号。
穆莱罗·帕兹马尼正在思考如何将无人机 纳入 物联网，与其他类型的传感器共享信息（例如，如果一台机器检测到污染突然增加，无人机可能会收到警报并飞过去调查）。她和她的团队还为一种在无人机巡航时捕获昆虫的陷阱申请了专利。“用其他方式很难在200米的高度对昆虫进行采样，”她说。
从鲸鱼身上收集身份识别DNA也非常困难，但这也可以是无人机的任务。当鲸鱼浮出水面呼吸时，它们会从喷气孔喷出唾液、粘液和空气的雾气。“所有这些唾液中都含有大量的鲸鱼DNA，”吉尔伯特说。“一直有人提议让无人机飞过鲸鱼喷出的雾气，以确定是哪只鲸鱼。”
无人机还可以用于实际用途，例如扫描电线是否有触电的鸟类，或驱赶农作物上的害虫。它们甚至可能 侦测偷猎者。在南非，穆莱罗·帕兹马尼和她的同事们 调查了 无人机拍摄的画面是否可用于探测犀牛、识别人员，以及监测偷猎者经常闯入的围栏。无人机很有用，但同样，在大风或大雨中就无法发挥作用。另一个问题是，虽然无人机可以清晰地拍摄开阔的草原，但对茂密森林覆盖的地形却难以辨别。而且，这些小型机器人能覆盖的区域也有限。
穆莱罗·帕兹马尼说：“我们无法仅凭一堆只能飞行半小时的小型无人机就控制克鲁格[国家]公园，它的大小相当于以色列。“你可以拥有‘天眼’，但你需要很多眼睛同时关注很多地方。”
不过，无人机绝对可以补充其他反偷猎技术，例如地面上的摄像头和能捕捉枪声的麦克风，或者追踪犀牛的巡逻队。公园管理部门还可以宣传他们使用无人机，从而震慑偷猎者不要擅自闯入保护区。“无人机不是解决方案，它们是添加到工具箱里的又一个工具，”穆莱罗·帕兹马尼说。
使用无人机观察人 确实也引发了研究人员需要仔细考虑的道德问题。“如果你……试图保护犀牛，你所做的一部分就是发现不该出现的人，”吉尔伯特说。“当开始用无人机监视人时，你真的会触及隐私问题，以及什么是过度的侵犯。”她说，附近居民可能不会乐于接受这种监控。
另一个担忧当然是安全问题；即使是 经验丰富的飞行员 操作，无人机也可能坠毁。在许多情况下，无人机将被用于在人口稀少的地区监视野生动物。“那里没有人，所以砸到别人头上的风险很小，”穆莱罗·帕兹马尼说。
然而，研究人员必须遵守联邦航空管理局的 规定。即使在无人居住的南极荒野，无人机也不能飞得太远。“对我们如何使用它们有相当多的规定，”约翰斯顿说。“我们仍然难以在视线之外或夜间飞行无人机。”
这意味着，目前，研究无人机任务的范围有限，无法覆盖非常大的区域。
勿扰
野生动物不喜欢科学家悄悄靠近它们或在它们头上飞过。无人机可能会被证明侵扰性小得多——但科学家们仍在摸索无人机应该与动物保持多远的距离。
无人机比小型飞机或直升机更安静。“但要说的是，我们也倾向于让无人机飞得比载人飞机更靠近动物，”吉尔伯特说，她正计划使用无人机在阿拉斯加统计海狮和海鸟的数量。
约翰斯顿调查的海洋生物似乎不受电机的嗡嗡声干扰。“它们很难察觉到我们做了什么，”他说。
然而，如果动物感到压力，科学家可能无法仅仅通过观察来判断。一个团队 在一项项目中，为四只黑熊安装了心率监测器，然后 以相对较低的高度飞过它们。“它们的心率经常飙升，这表明无人机可能给它们带来了压力，”吉尔伯特说。
然而，伯德指出，我们不知道当人们乘坐直升机或徒步经过时，熊的心率会如何变化。因此，研究人员将不得不设计涉及更多动物的实验，并比较它们对无人机与载人飞机（用于标记或计数）的反应。
有些动物让科学家很容易弄清楚距离的远近。“伯德和他的同事们正在研究不同的鸟类对无人机的反应。他们派无人机去统计海鸦，这是一种黑白海鸟，长得有点像企鹅，在俯瞰大海的悬崖上筑巢。有一次，他们为无人机没有保持距离付出了昂贵的代价。距离预定着陆点约100码时，他们的无人机出了问题。
“我们听到一声响亮的‘砰’声，我们的旋翼无人机开始向下旋转，试图调整自身，”伯德说。科学家们看着，这架价值7000美元的设备坠入了海洋。“我们推测是一只海鸥对其不满，并试图攻击它。”
无人机也没有在海鸦中交到朋友。在这架机器不幸报废之前，团队了解到，这些海鸟不喜欢机器人从它们巢穴的视线高度飞过。当它们看到无人机时，鸟儿就会从巢穴里飞走，不小心踢出下面的雏鸟或蛋。饥饿的海鸥就会趁乱享用。“它们看到海鸦飞离它们的巢穴，它们就会俯冲过来大快朵颐，”伯德说。
因此，未来，团队将以更高的海拔飞行无人机，并将它们漆成另一种海鸟的颜色。“它基本上看起来就像一只无害的塘鹅，”伯德说。
他还看到，无人机比徒步接近动物的干扰要小。当科学家们想对被称为燕鸥的小型海鸟进行普查时，他们通常不得不来回踱步在海鸟喜欢的岛屿上，数着散落在地上的巢穴。“当你这样做的时候，你会极大地打扰鸟类，”伯德说。“它们会离开巢穴，四处飞翔，在你身上拉屎，还会啄你的头，所以你不得不戴上安全帽，人们还会踩到巢穴。”
第一次，他驾驶一架固定翼无人机以约300英尺的高度飞过一个鸟群，大多数鸟类都飞上了天空。在无人机的第二次飞行中，只有大约一半的鸟类被惊动。第三次飞行时，很少有鸟儿飞走，这表明它们正在适应无人机。
3D任务
有了无人机，野生动物生物学家正在借鉴军队的经验。“无人机之所以有价值，是因为他们称之为3D任务，即枯燥、肮脏和危险，”穆莱罗·帕兹马尼说。“也许这也适用于保护工作。”
无人机可以探测人们或飞机不易到达的地形，并能快速、廉价地收集大量照片供研究人员筛选。随着无人机相关法规的不断演变，科学家们希望它们能扩大其影响范围。“我们能尽快获得大家都能接受的法规，就能取得更多进展，”伯德说，他正与美国鱼类及野生动物管理局合作，为研究人员制定许可程序。
如今，无人机已经观测了从 小巧的角兔 到 大象 的各种大小的动物。它们已经绘制了 红毛猩猩等濒危物种赖以生存的栖息地，并被用来研究 疾病 可能如何传播。
科学家们仍在试水（或者说试飞），以找出最适合利用无人机学习野生动物的方法。但可能性令人眼花缭乱。“我感觉自己像一个站在浪尖上的先驱，拥有革命性的技术，”伯德说。“而我无法放弃它。”
