Insinöörit suunnittelevat roboteja invaasiokaloja vastaan

Tutkijaryhmä on suunnitellut robotin, joka pelottaa pois haitallisena vieraslajina esiintyvän moskiittokalan, joka puree makean veden kalojen ja nuijapäiden pyrstöt syödäkseen niiden munat. Uusi tutkimus osoittaa, miten pelko voi muuttaa moskiittokalan käyttäytymistä, fysiologiaa ja hedelmällisyyttä, ja sillä voi olla suuri merkitys invaasiolajien torjunnassa.

Tutkimus julkaistiin 16. joulukuuta lehdessä iScience.

Luonnollinen saalistaja inspiraationa

Kansainvälinen tiimi koostuu biologeista ja insinööreistä Australiasta, Yhdysvalloista ja Italiasta. He tutkivat largemouth bass -kalaa, joka on moskiittokalan luonnollinen saalistaja, saadakseen inspiraation uusille roboteille.

Tutkijaryhmä suunnitteli robottikalan, joka jäljittelee largemouth bass -kalojen ulkonäköä ja liikkeitä. Tietokoneavusteisen näön avulla robotti voi iskeä, kun se tunnistaa moskiittokalan lähestyvän nuijapäätä. Invaasiolaji osoittaa pelon ja stressin merkkejä, ja se kokee painonlaskua, kehonmuodon muutoksia ja hedelmällisyyden laskua.

Giovanni Polverino on Länsi-Australian yliopistosta ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

“Moskiittokala on yksi maailman 100 pahimmasta invaasiolajista, ja nykyiset menetelmät sen hävittämiseksi ovat liian kalliita ja aikaa vieviä tehokkaasti torjumaan sen leviämistä”, sanoo Polverino. “Tämä maailmanlaajuisesti levinnyt haittaeläin on vakava uhka monille vesieläimille. Sen sijaan, että tappaisimme ne yksitellen, esitämme lähestymistapaa, joka voi parantaa strategioita tämän maailmanlaajuisesti levinneen haittaeläimen hallitsemiseksi. Teimme heidän pahimman painajaisensa todelliseksi: robotin, joka pelottaa moskiittokalaa, mutta ei muita eläimiä sen ympärillä.”

Kun moskiittokalat olivat robottikalan läsnä ollessa, ne pysyivät lähempänä toisiaan ja valitsivat pysytellä testausareenan keskellä. Ne pelkäsivät mennä tuntemattomille vesille. Ne myös tekivät uidessaan useammin jyrkkiä käännöksiä kuin kalat, jotka eivät kohdanneet robottia.

Pelko, joka kestää

Kun invaasiolaji viimein pääsi pois robotilta, se jatkoi pelon osoittamista. Ne olivat vähemmän aktiivisia, söivät enemmän ruokaa ja jähmettyivät pidemmäksi aikaa paikalleen, osoittaen ahdistuksen merkkejä useiden viikkojen ajan viimeisen kohtaamisen jälkeen robotin kanssa.

Robottikala paransi myös moskiittokalan saalistamien nuijapäiden tilannetta. Invaasiolaji on visuaalinen eläin, joka tarkkailee ympäristöään silmin, kun taas nuijapäillä on heikko näkökyky ja ne kamppailevat nähdäkseen robotin.

“Odotimme robotin vaikutuksen nuijapäihin olevan neutraali, mutta niin ei käynyt”, sanoo Polverino.

Koska robotit vaikuttivat moskiittokalojen käyttäytymiseen, nuijapäät olivat valmiimpia menemään testausalueen ulkopuolelle.

“Se osoittautui positiiviseksi asiaksi nuijapäille. Kun ne vapautuivat moskiittokalojen vaarasta, ne eivät olleet enää pelossa. Ne ovat onnellisia”, jatkoi Polverino.

Viiden viikon kokeiden jälkeen tutkijat totesivat, että kalat käyttivät enemmän energiaa pakoon kuin lisääntymiseen. Uroskalojen ruumiit hoikkenivat ja pyrstöt vahvistuivat, jotta ne pääsisivät uimaan nopeammin pakoon.

Maurizo Porfiri New Yorkin yliopistosta on tutkimuksen seniorikirjoittaja.

“Vaikka laboratoriossa kehitetyt robottikalat onnistuivat estämään moskiittokaloja, ne eivät ole valmiit vapautettaviksi luontoon”, sanoo Porfiri.

Tutkijaryhmä aikoo nyt ratkaista tekniset haasteet ja testata menetelmää Australian pienissä kirkasvetisissä altaissa.

“Invaasiolajit ovat valtava ongelma maailmanlaajuisesti ja ne ovat toiseksi suurin syy biodiversiteetin vähenemiseen”, sanoo Polverino. “Toivomme, että lähestymistapamme, jossa käytetään robotiikkaa paljastamaan tämän erittäin menestyksekkään haittaeläimen heikkoudet, avaa oven parempien biologisten torjuntamenetelmien kehittämiseksi ja invaasiolajien torjunnaksi. Olemme erittäin innoissamme tästä.”