Ingenjörer designar robotar för att bekämpa invasiva fiskar

Ett team av forskare har designat en robot som skrämmer bort den invasiva myggbiten, som biter av svansarna på färskvattenfiskar och grodyngel för att äta deras ägg. Den nya studien visar hur rädsla kan förändra beteendet, fysiologin och fertiliteten hos myggbiten, 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 stor munbass, som är myggbittens naturliga rovdjur, för att dra inspiration för de nya robotarna.

Teamet designade en robotfisk som imiterar utseendet och simulerar rörelserna hos stor munbass. Med hjälp av datorseende kan roboten slå till när den identifierar en myggbitt 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.

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

När myggbiten var i närheten av robotfisken, stannade de kvar nära varandra och valde att stanna i mitten av testarenan. De var rädda för att gå in i outforskade vatten. De simmade också med mer frekventa och skarpa svängar jämfört med de som inte mött roboten.

Rädsla som varar

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

Robotfisken förbättrade också utsikterna för grodynglen som myggbiten 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 robotarna påverkade beteendet hos myggbiten, 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 myggbiten 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. Kropparna på hanfiskarna blev smalare och deras svansar blev starkare för att simma bort snabbare.

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

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

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

“Invasiva arter är ett jätteproblem globalt och är den andra orsaken till förlusten av biologisk mångfald”, säger Polverino. “Hoppas att vårt tillvägagångssätt med att använda robotik för att avslöja svagheterna hos en otroligt framgångsrik pest kommer att öppna dörren till att förbättra våra biologiska kontrollmetoder och bekämpa invasiva arter. Vi är mycket entusiastiska över detta.”