在南极的阿特卡湾，数百只帝企鹅紧紧地挤在一起，组成一个群体，聚集在广阔闪亮的冰封海洋上。它们在寒冷的冰原中取暖，与此同时，一辆黄色、类似购物车般的机器人缓慢而安静地接近这群威严的鸟类。四轮机器人并不是企鹅在荒凉环境中通常会遇到的东西。但它体长仅 3 英尺，高度与成年企鹅的眼睛差不多，这辆机器人车辆似乎并没有惊吓到它们——即使它只是在几英尺外行驶。
这辆对企鹅友好的机器人名为 ECHO，是一款由马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的海洋动物遥感实验室创建的自主遥控地面车辆。ECHO 是一个名为 MARE 的更大规模的国际多学科研究项目的一部分，该项目监测人类活动变化对南大洋的影响。
“我们都知道世界正在变化，这种变化将对生物多样性和生态系统产生巨大影响，尤其是在南极这样非常偏远地区，”海洋动物遥感实验室首席研究员 Daniel P. Zitterbart 说。他表示，一些专家预测，帝企鹅可能在“大约 100 年内灭绝”。“要了解这一点是否属实，我们现在就需要开始非常密切地监测这些系统。”
在接下来的 30 年里，MARE 将通过追踪帝企鹅的种群动态来评估南大洋生态系统的脆弱性。这些鸟类是南极的标志性动物，但“与人们的看法相反，帝企鹅是一个研究非常不足的物种，”Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien 和 Centre Scientifique de Monaco 的研究员 Céline Le Bohec 表示。她是 MARE 的研究伙伴和生态学家。“因此，任何数据，尤其是来自海洋的数据，都令人兴奋且宝贵。”
该团队将帝企鹅作为南大洋的指示物种，因为它是食物链中的重要顶级捕食者。在南大洋，食物网中的层级或营养级比世界其他地方少——因此，食物链底层的任何物种变化都会对顶层的物种产生重大影响。Le Bohec 解释说，研究像帝企鹅这样的上层捕食者如何应对气候变化，可以告诉科学家整个南大洋生态系统的健康状况。
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“顶级捕食者（如帝企鹅）的另一个优势是它们是远距离迁徙的物种，这意味着保护它们的广阔栖息地将惠及许多生态结构和物种，”她说。“这些伞护种也是保护管理政策的宝贵工具。”
MARE 团队正试图在尽量少干扰鸟类和鸟群的情况下收集信息。但目前，研究人员不得不亲自捕捉企鹅并给它们背部打上标签。这些标签是无源集成应答器（PIT）和射频识别（RFID）系统——与宠物狗身上的微识别芯片工作方式相同。Zitterbart 说，检索这些标签数据的唯一方法是足够靠近企鹅以重新扫描设备。
他说，虽然阿特卡湾的企鹅群距离德国南极站约五英里，很方便，但在野外仍然很容易错过它们。即使研究人员知道企鹅在一年中大约什么时候会出现在阿特卡湾的地点，它们也可能在海上觅食数天或数周。此外，广阔的区域和恶劣、不可预测的天气条件使南大洋成为人类探索和研究的挑战性环境。
这就是为什么 Zitterbart 的团队依赖遥感技术，而无需研究人员亲自到现场。虽然卫星可以监测海面温度、风、冰盖和其他物理参数，但它们在监测生态系统中的食物链和物种动态方面并不擅长。相反，MARE 研究人员使用相机系统、地面天线和像 ECHO 这样的自主车辆。
研究人员可以轻松地指示 ECHO（既可远程控制也可自主运行）在特定路径围绕企鹅群行驶。该车辆配备了多种工具，包括激光雷达和 360 度摄像头，可以探测广阔的白色地形中的企鹅。机器人还装有一个天线——一个像推土机前端铲斗一样定位的矩形面板。该天线发出脉冲，激活附着在企鹅标签上的另一个天线，从而识别出该动物。
Zitterbart 说：“作为一个人类，你不可能每年走动并尝试扫描 15,000 到 24,000 只企鹅，这是不可能的。”“通过 ECHO 收集的数据量，我们用其他任何方法都无法在此地实现。”
虽然 ECHO 在这片土地上已经跋涉了一年，但到目前为止，似乎企鹅在它悄悄靠近企鹅群时并不害怕。事实上，Zitterbart 说，过去的研究也表明，一些动物可能对机器人比对人类的反应更小。
Zitterbart 说：“真正酷的是，如果我作为一个人类尝试靠近 ECHO 的距离，它们就会跑开。”“我们不想吓唬动物。我们的总体目标是用更少的影响做更多的科学。而人类对动物的影响比机器人实际产生的影响要大得多。”
Zitterbart 说，该项目仍处于早期测试阶段，团队正在进行改进。例如，ECHO 的电池续航时间大约只有一天。也没有很好的设置来保护 ECHO 免受突如其来的暴风雪侵袭。最终，MARE 团队希望 ECHO 能停靠在“单一企鹅观察与追踪”（SPOT）内部，SPOT 是一个小型前哨站，配备了摄像机和显示器，十年来一直俯瞰阿特卡湾企鹅群。Zitterbart 说，SPOT 可以作为 ECHO 的车库，供其躲避和充电。
Le Bohec 说，在下一阶段，这款漫游机器人将提供科学家们以前无法收集到的关于帝企鹅的行为和生物学信息。它为理解生存率和繁殖率、集体活动（如挤在一起取暖）、叫声和交流以及海上的捕食策略打开了大门。ECHO 还将在鸟类在海上时下载重要的 GPS 数据，这可以揭示栖息地热点。
Le Bohec 说，负责保护问题的管理机构可以从帝企鹅那里学习，它们的行为有助于“定义和绘制海洋生物‘热点’和海洋保护区”。她补充说，ECHO 的所有数据将“使我们能够评估该物种的整体趋势和灭绝风险，并在预测的未来几十年和本世纪变暖情景下，对未来种群轨迹进行建模。”
