如果动物穿过森林却没人看见，它会留下痕迹吗？一个世纪前，根本无法找到任何留下的线索。但随着 DNA 技术的进步，特别是环境 DNA (eDNA) 检测仪器的出现，科学家们可以根据排泄物中的遗传物质以及生物体脱落的微小皮肤和毛发细胞，来推断出哪些野生动物曾到访过某个区域。对于希望尽可能无损地测量 生态系统生物多样性的生态学家来说，eDNA 就像一个宝藏。它可以在一个样本中捕获多种物种的存在。
但是，收集 eDNA 并非易事。森林是广阔的开放空间，通常不易进入（例如，树冠很难到达），而且 eDNA 可能潜伏在任何地方。解决这个大问题的办法之一是专注于森林中的某个特定表面来采集 eDNA 样本，并使用小型机器人前往人类无法到达的地方。这正是来自苏黎世联邦理工学院 (ETH Zurich)、瑞士联邦森林、雪地和景观研究所 (WSL) 以及 SPYGEN 公司的研究团队的主要策略。他们的方法的一篇论文本周发表在《Science Robotics》杂志上。
在水生环境中，eDNA 收集机器人会吸吮和游动来完成任务。但要到达树冠，研究人员不仅要使用飞行无人机（这种无人机更难定向，也更难保护），这些无人机还需要能够停靠在各种表面上。
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瑞士团队设计的无人机看起来很像一个漂浮的篮子，或者说是一个微型飞碟。他们给这个重达 2.6 磅的装置命名为 eDrone。它有一个笼子状的结构，由四个从直径约 17 英寸的环形主框架下方延伸出来的弧形臂组成。环形和笼子状的外壳保护它和它的四个螺旋桨免受碰撞，就像碰碰车的护环一样。
根据论文的说法，eDrone 使用摄像头和“基于触觉的着陆策略”进行机动，该策略可以感知施加在机器人身体上的力的位置和大小，以便规划适当的行动方案。为了帮助它抓握，底部每个弧形臂上还装有防滑材料和碳纤维悬臂。
一旦稳稳着陆，无人机就会使用每个弧形臂上的粘性材料从树枝上刮取 eDNA 样本，并将其储存起来以备日后分析。在一个小型概念验证测试中，eDrone 成功地从三个不同科的七棵树上获取了 eDNA 样本。这是因为不同的树种有自己独特的树枝形态（有些是圆柱形的，有些则有更多不规则的凸出树枝）。不同的树也栖息着不同的动物和昆虫。
研究人员在论文中写道：“物理交互策略源自数值模型，并通过在模拟和真实树枝上的着陆进行了实验验证。” “在室外着陆过程中，我们成功地从七种不同树木的树皮上收集了 eDNA，从而识别出 21 种分类单元，包括昆虫、哺乳动物和鸟类。”
尽管该机器人在这些小型试验中很好地完成了预期的工作，但研究人员指出，还需要进行更广泛的研究，以了解其性能可能如何受到除他们测试之外的其他树种的影响，或者如何受到风或阴天等不断变化的环境条件的影响。此外，他们提出，机器人采集 eDNA 可以作为在森林中采样 eDNA 的一种补充方式，与其他方法（如分析 收集的雨水中的 eDNA）并行。
团队写道：“通过让这些机器人留在环境中，这种生物监测模式将提供全球生物多样性的信息，并可能自动化我们测量、理解和预测生物圈如何响应人类活动和环境变化的能力。”
在下方观看无人机实际操作：
