Ingenjörer designar robotar för att bekämpa invasiva fiskar

Ett team av forskare har designat en robot som skrämmer bort den invasiva myggsillen, som biter av svansarna på färskvattenfiskar och grodyngel för att äta deras ägg. Den nya studien visar hur rädsla kan förändra myggsillens beteende, fysiologi och fertilitet, och det kan ha stora implikationer i kampen mot invasiva arter.

Studien publicerades den 16 december i tidskriften iScience.

Att dra inspiration från naturliga rovdjur

Det internationella teamet består av biologer och ingenjörer från Australien, USA och Italien. De tittade på storömningen, som är myggsillens naturliga rovdjur, för att dra inspiration för de nya robotarna.

Teamet designade en robotfisk som imiterar utseendet och simulerar rörelserna hos storömningen. Med hjälp av datorseende kan roboten slå till när den identifierar en myggsill som närmar sig grodyngel. Den invasiva arten visar sedan rädda beteenden och stress innan den upplever viktminskning, förändringar i kroppens form och en minskning av fertiliteten.

Giovanni Polverino är från University of Western Australia och första författare till forskningen.

“Myggsillen är en av de 100 värsta invasiva arterna i världen, och nuvarande metoder för att utrota den är för dyra och tidskrävande för att effektivt motverka dess spridning”, säger Polverino. “Denna globala pest är ett allvarligt hot mot många vattenlevande djur. Istället för att döda dem en och en presenterar vi en metod som kan informera bättre strategier för att kontrollera denna globala pest. Vi gjorde deras värsta mardröm till verklighet: en robot som skrämmer myggsillen men inte andra djur runt omkring.”

När myggsillen var i närvaro av robotfisken höll de sig närmare varandra och valde att stanna i mitten av testarenan. De var rädda för att gå in i okända vatten. De simmade också med mer frekventa och skarpa svängar jämfört med de som inte mötte roboten.

Rädsla som varar

När den invasiva arten slutligen kom bort från roboten fortsatte de att visa rädsla. De var mindre aktiva, åt mer mat och frös längre, och visade tecken på ångest i veckor efter sitt sista möte med roboten.

Robotfisken förbättrade också utsikterna för grodynglen som myggsillen riktar sig mot. Den invasiva arten är ett visuellt djur som undersöker miljön genom sina ögon, medan grodynglen har dålig syn och har svårt att se roboten.

“Vi förväntade oss att roboten skulle ha neutrala effekter på grodynglen, men det var inte fallet”, säger Polverino.

Eftersom roboten påverkade myggsillens beteende var grodynglen mer villiga att gå utanför testområdet.

“Det visade sig vara en positiv sak för grodynglen. När de väl var befriade från faran att ha myggsillen runt omkring var de inte rädda längre. De är lyckliga”, fortsatte Polverino.

Efter fem veckors experiment fann forskarna att fiskarna allokerade mer energi till att fly än till att reproducera sig. Kropparna på hanfiskarna blev smalare, och deras svansar blev starkare för att simma snabbare.

Maurizo Porfiri från New York University är senior författare till forskningen.

“Medan den laboratorieodlade robotfisken var framgångsrik i att motverka myggsillen är den inte redo att släppas ut i vilt tillstånd”, säger Porfiri.

Teamet kommer nu att försöka övervinna tekniska utmaningar och testa metoden på små, klara bassänger i Australien.

“Invasiva arter är ett stort problem globalt och är den andra vanligaste orsaken till förlust av biologisk mångfald”, säger Polverino. “Hoppas att vår metod att använda robotik för att avslöja svagheter hos en otroligt framgångsrik pest kommer att öppna dörren för att förbättra våra biologiska kontrollmetoder och bekämpa invasiva arter. Vi är mycket entusiastiska över detta.”