Дрон търси следите от живот в Черно море

Роботът достига места, където водолазите са безсилни. Изследва потънали кораби, взема ДНК проби, картографира дълбините

Спуска се до 350 метра дълбочина. Там, където слънчевите лъчи почти не достигат. Предназначен е за морски операции по търсене и спасяване. Снабден е с камери и сонари. Мощната му система за задвижване и стабилността му при силни течения позволяват работа в труднодостъпни терени. Има усъвършенствана навигация. Чрез множеството вътрешни сензори планира маршрута си и цялата мисия, проследява траекторията и в реално време предава видео от камерите си и информация за позицията си. Системата му може да измерва дължина, широчина, площ, периметър и дори ъгли. Точността е до милиметри. Това позволява на операторите, които го управляват, да идентифицират конструктивни повреди, да събират данни и да извършват оценки.

Той не просто снима морското дъно. А може да направи прецизно картографиране с дълбочини, експлоатационни данни и да създаде 2D или 3D карти. Това позволява бърза оценка на подводната среда, което е изключително полезно при извънредни ситуации. Създаден е както за проучване на потънали кораби, така и за научни изследвания, чрез които да даде повече информация за околната среда и видовете, които обитават даден район.

Подводният робот FIFISH W6 NAVI от последно поколение е новият помощник на учените от Института по океанология към БАН във Варна.

„Този модел дрон има две камери. Едната е насочена напред, а другата е малко под ъгъл, което дава възможност да се вижда по какъв начин се използва роботизираната му ръка, с която събира проби от морското дъно – обяснява пред списание „Космос" доц. Наталия Андреева, ръководител на секция „Динамика на бреговата зона" в Института по океанология към БАН, Варна. - Когато дронът се пусне във водата, показва морската среда. Може да има плаващи водорасли, да преминават риби и медузи, да се виждат мехурчета, да се прецени мътността на водата. Уникалното е неговата маневреност. Във водната среда може да се движи във всяка посока. Затова и работата на оператора трябва да се основава на практика, прецизност и внимание. Сензорите, които са купени заедно с дрона обаче, могат да се спускат до около 100 м, което засега ни ограничава до тази дълбочина. Те отчитат разтворен кислород, pH на водата, електропроводимост и мътност. Освен това има вграден сензор за температура. След това чрез тези данни може да се изчисли солеността на водата. По този начин едновременно с видеоматериала, който описва средата, може да се съберат данни, които да дадат представа каква е тази среда, която ние изследваме."

Дронът може да бъде позициониран в пространства, където водолаз не би могъл да влезе, и да замести този труд, който и без това е изключително скъп и рисков. „Този тип подводни роботи не се използват само за наблюдение на морския живот. Те се прилагат за изследване на структури на корозия – отбелязва доц. Андреева. - Той се контролира с дистанционно управление, а камерите ни показват на телефона положението му в пространството, на каква дълбочина е, колко вода има под него, над него. Трябва да се внимава дронът да не бъде изложен на опасност, когато се правят снимки или видео близо до скали."

Едно от най-големите предимства на този метод на наблюдение е, че е неинвазивен и не вреди по никакъв начин на морската среда и видовете.

„Ние не убиваме организмите, просто ги наблюдаваме и това е бъдещето на изследванията – споделя доц. Марина Панайотова, ихтиолог в Института по океанология към БАН, ръководител на проекта за изследванията с дрона. - Целта на това проучване е да наблюдаваме колкото може повече видове, които обитават определени райони. Планираме да бъдат анализирани риби, медузи, ракообразни, които живеят на повърхността на дъното. Площта, която може да се обхване, е доста по-голяма, отколкото ако се използва водолазен труд. Също така ще имаме и представа за самите местообитания, за морски треви, водорасли, прикрепени към различни предмети."

По време на експедициите с FIFISH W6 NAVI учените стават рано сутрин между 4 и 5 ч. Екипът се събира и товари оборудването на нает кораб. Следват точно определен предварително изготвен план – кой район ще изследват, кои точки ще обхванат, какво е дъното там, има ли камъни, скали, треви.

„Например решили сме да изследваме нос Галата, защото там е защитена зона по Натура 2000 – допълва доц. Панайотова. - Там очакваме да открием интересни за нас видове. От друга страна, ако в даден район трябва да се вземе решение дали да се построи някакво съоръжение, проучванията ще ни позволят да се извлекат както данни за околната среда, така и за биоразнообразието. Освен това чрез роботизираната му ръка може да се хващат по-малки потопени предмети, а в контейнера може да се събира вода, която след това да се изследва за анализ на ДНК от околната среда."

След приключването на експедицията започва много важен етап - обработката, структурирането и анализът на събраните данни. По време на работата си под водата роботът генерира голямо количество изображения и видео.

„Нашата задача е цялата тази информация да бъде проверена, систематизирана и свързана в единна структура, така че всяко наблюдение да има своя пространствен и времеви контекст – споделя доц. Ивелина Златева, заместник-директор по научната дейност в ИО-БАН, експерт по статистически методи и наука за данните. - Това е особено важно, защото един видеокадър сам по себе си ни показва какво е видял роботът, но за научния анализ трябва да знаем и къде е направено наблюдението, на каква дълбочина и при какви условия. Когато обединим тези различни типове данни, вече можем да разглеждаме наблюдаваните организми не изолирано, а във връзка със средата, която обитават. Следващата стъпка е моделирането на данните. Използваме математически и статистически методи, както и алгоритмични подходи, за да открием зависимости и закономерности, които невинаги могат да бъдат забелязани само чрез преглеждане на видеоматериала. Например можем да изследваме дали появата или числеността на определен организъм е свързана с дълбочината, температурата, характеристиките на водата или други фактори на средата. На базата на достатъчно наблюдения могат да се изграждат и пространствени модели, които показват как са разпределени организмите в изследваната акватория."

Доц. Ивелина Златева, заместник-директор по научната дейност в ИО-БАН, експерт по статистически методи и наука за данните.

Особено ценна е възможността тези данни да се натрупват във времето. Когато учените разполагат с информация от различни експедиции и периоди, моделите могат да бъдат актуализирани и сравнявани. „Така можем да проследяваме промени в разпространението на видовете и в характеристиките на местообитанията и да търсим връзка между тях и състоянието на средата – допълва доц. Златева. - В крайна сметка целта на моделирането е да разберем процесите, които протичат в изследваната екосистема. Тези методи предполагат доста по-обективни и адекватни наблюдения, защото с тралирането е каквото хванем."

Иновативното на тези изследвания е, че може да се открият видове, които са в околната среда, но не са наблюдавани. А при сравнение с дългогодишни данни може да се докажат някакви разлики - дали температурите са по-ниски или по-високи, какво е насищането с кислород.

„Във водата се съдържат клетки от различни биологични продукти като люспи, слуз, кожа и други организми – разказва проф. Петя Иванова, морски биолог в ИО-БАН, секция „Биология и екология на морето". - В последните години работим много интензивно по анализ на ДНК от околната среда. Той има доста предимства пред класическите техники за мониторинг. Прилагаме молекулярно-генетични методи за оценка на популационната структура и прецизиране на таксономичното разнообразие на видовете, като целта е изучаване на тяхното биоразнообразие и рационалното използване на техните запаси. Като интересното тук е метабаркодингът - ние можем да получим информация за всички видове, които са оставили своята ДНК на мястото, което изследваме. Тоест ние можем да получим информация за цялото биоразнообразие от микроорганизми, през безгръбначни, риби, та дори и бозайници, само с една проба. Това е част от иновативния потенциал на този метод."

Pроф. Петя Иванова, морски биолог в ИО-БАН, секция „Биология и екология на морето".

Чрез тези ДНК анализи могат да се открият видове, които са изключително редки или такива, които съвсем скоро са се появили по нашия бряг. „Намират се инвазивни видове, като такъв например е пеленгасът, от семейството на кефаловите риби – обяснява проф. Иванова. - Той е инвазивен и е бил пренесен от Японско море в Азовско море с аквакултурна цел преди много години, някъде през 1980 г. След това се появява от Азовско в Черно море. Но в последните 20 г. този вид не е бил намиран. При наши изследвания чрез ДНК от околната среда обаче установихме, че пеленгаса го има по Южното Черноморие в района на Обзор и Созопол. Също така се откриват и застрашени видове риби, каквато е например руската есетра. Установихме я в 7 анализирани проби.

Чрез този нов подход се събира информация от по-специфични и трудни места. Защото тралиранията не могат да се провеждат в крайбрежната част или в защитените зони по Натура 2000. Предимствата на тези нови изследвания с подводния дрон са много. Освен че щади околната среда, той е в пъти по-евтин и по-рентабилен. Много по-бързо се извършват анализите, отколкото при прилагането на стандартните подходи. И като цяло това е един наистина революционен подход, който ще подобри изключително много познанията ни за морското биоразнообразие."

Така се оказва, че Черно море крие живот, който невинаги може да бъде видян с просто око, уловен с мрежа или заснет с камера. Понякога присъствието на един вид може да бъде установено само по невидимите следи, които е оставил във водата. Събрани от подводния робот, изображенията, измерванията и ДНК пробите постепенно ще се превръщат в богата карта на този скрит свят.

Дронът може да бъде използван при експедиции за изследване на потънали обекти и кораби.

Източник: 24 часа