工程师设计机器人以对抗入侵性鱼类

一组研究人员设计了一种机器人，可以吓跑入侵性的蚊子鱼，这种鱼会咬掉淡水鱼和蝌蚪的尾巴以吃掉它们的卵。新的研究表明，恐惧可以改变蚊子鱼的行为、生理和生育能力，并且在对抗入侵物种的斗争中具有重要意义。

该研究于12月16日发表在期刊iScience上。

从自然捕食者中汲取灵感

国际团队由来自澳大利亚、美国和意大利的生物学家和工程师组成。他们研究了大口黑鲈，这是蚊子鱼的自然捕食者，以便为新机器人设计灵感。

该团队设计了一种模仿大口黑鲈外观和模拟其运动的机器人鱼。借助计算机视觉，机器人可以在识别蚊子鱼接近蝌蚪时发动攻击。入侵物种随后表现出恐惧行为和压力，然后体验体重减轻、体形变化和生育能力降低。

乔瓦尼·波尔维里诺来自西澳大利亚大学，是研究的第一作者。

“蚊子鱼是世界上100种最坏的入侵物种之一，目前的消灭方法太昂贵和耗时，无法有效地遏制其传播，”波尔维里诺说。“这种全球性有害物种对许多水生动物构成严重威胁。我们不是一个一个地杀死它们，而是提出了一种有助于制定更好策略来控制这种全球性有害物种的方法。我们让它们最可怕的噩梦成真：一种吓跑蚊子鱼但不会吓跑周围其他动物的机器人。”

当蚊子鱼在机器人鱼的存在下时，它们会更紧密地聚集在一起，并选择呆在测试场的中心。它们害怕进入未知水域。它们还会比没有遇到机器人的那些鱼更频繁、更急剧地转弯。

持久的恐惧

当入侵物种终于离开机器人鱼时，它们继续表现出恐惧。它们的活动性降低，食物摄入量增加，保持僵直不动的时间更长，在最后一次与机器人相遇后的数周里仍表现出焦虑迹象。

机器人鱼还改善了被蚊子鱼攻击的蝌蚪的处境。入侵物种是视觉动物，通过眼睛观察环境，而蝌蚪的视力很差，很难看到机器人鱼。

“我们预计机器人鱼对蝌蚪没有影响，但事实并非如此，”波尔维里诺说。

由于机器人鱼影响了蚊子鱼的行为，蝌蚪更愿意离开测试区域。

“这对蝌蚪来说是一件好事。一旦摆脱了蚊子鱼的危险，它们就不再害怕了。它们很开心，”波尔维里诺继续说。

经过五周的实验，研究人员发现鱼类将更多的能量分配到逃跑而不是繁殖上。雄性鱼的身体变得更瘦，尾巴变得更强壮，以便更快地游泳。

纽约大学的毛里齐奥·波尔菲里是研究的资深作者。

“虽然实验室开发的机器人鱼成功地阻止了蚊子鱼，但它还没有准备好被释放到野外，”波尔菲里说。

该团队现在将致力于克服技术挑战，并在澳大利亚的小型、清澈的水池中测试这种方法。

“入侵物种是全球性的问题，是生物多样性丧失的第二大原因，”波尔维里诺说。“希望我们使用机器人来揭示这种繁衍扩散能力惊人的有害物种的弱点的方法能够为我们改进生物控制实践和对抗入侵物种开辟新的途径。我们对此感到非常兴奋。”