无人机瞄准野生动物

现在南极洲正值夏季，这意味着海岸线的温度徘徊在冰点左右。杜克大学海洋生物学家戴维·约翰斯顿和他的同事们一直在利用这种温暖的天气。在过去几周里，他们派出固定翼和多旋翼无人机在海岸线和沿海海域上空翱翔。

“关键是要先让电池保持温暖，然后再将它们放入无人机，”约翰斯顿说。“我们使用滑雪时使用的典型暖手器。”

这些勇敢的无人机一直在监视企鹅群和座头鲸。为了了解野生动物，生物学家们传统上会驾驶小型飞机或直升机在上空盘旋、查看卫星图片或徒步接近。但约翰斯顿和其他科学家越来越多地转向使用无人机，看看它们能否更好、更快地完成工作。蒙特利尔麦吉尔大学野生动物生物学名誉教授大卫·伯德 (David Bird) 说：“无人机可以提供一种非常安全、绿色且廉价的载人飞机替代品。”

野生动物生物学家通常使用的无人机体积较小，价格也较为实惠。但它们可以拍摄细节丰富的照片，或配备热像仪或其他传感器。

它们确实有局限性。尽管约翰斯顿在世界最南端取得了成功，但无人机无法应对极端条件或飞越大片区域，在某些情况下仍可能使动物感到紧张。“我们仍在努力弄清楚无人机能做什么，不能做什么，”西班牙加的斯大学和厄瓜多尔洛哈技术大学的玛格丽塔·穆勒罗·帕兹马尼说。

他们正在研究无人机是否可用于统计动物数量并追踪它们的活动。无人机甚至可以阻止偷猎者、探索未知或危险区域，并在不打扰动物的情况下更好地观察动物的活动。

从上面看

座头鲸会一起捕食，吹出一圈圈气泡来围捕鱼类和磷虾。约翰斯顿和他的团队希望观察有多少头鲸参与了这些冒险，它们是否在一段时间内扮演着相同的角色，以及气泡有多大。“通常我们的视角是从船上和陆地上，所以能够从上面真正看到它们在做什么真是太神奇了，”他说。

他和团队将无人机作为托运行李带到智利，然后登上前往南极洲的船。“它们非常便携，你可以带着它们到处走，”约翰斯顿说。在许多偏远地区，没有跑道，无人机是从空中近距离观察动物的唯一方式。

载人飞机还有另一个大问题。“飞行很危险……你无法在高空驾驶大型飞机进行这种研究，你需要能够盘旋并低空飞行，”爱达荷大学野生动物生态学助理教授索菲·吉尔伯特 (Sophie Gilbert) 说。“小型飞机可能会出问题。”

事实上，野生动物生物学家在工作中死亡的主要原因是小型飞机或直升机坠毁。“几乎所有野生动物生物学家都知道同事或朋友死于飞机或直升机坠毁事故，通常是在执行任务、勘察鸟巢或统计动物时发生的，”伯德说。

驾驶无人机比乘坐飞机或爬树和悬崖安全得多。“如果我们想从猛禽的角度检查巢穴，那么爬上树总是很危险。所以我们可以使用这些超级便宜的无人机飞上去查看，”Mulero Pázmány 说。

而且无人机速度很快。有了无人机，科学家可以捕捉到他们可能错过的突发事件。“从起飞到开始收集数据只需 10 分钟，这非常方便，因为生物学中有些现象发生在非常短的时间窗口内，”Mulero Pázmány 说。她和她的同事使用无人机绘制了塞维利亚一群红隼的飞行路径。他们发现这些鸟儿在跟随收割谷物的机器。收割机工作时，小昆虫会被赶出来。有了无人机，研究人员可以近乎实时地跟踪鸟类寻找食物的过程。

“传统上，我们必须依靠卫星或飞机来获取我们想要的信息，而且即使这样，分辨率也不会那么高，”约翰斯顿说。“但有了无人机，我们就可以随时进行这种研究。我们不必等到没有云层的卫星通过时才进行研究，也不必设法召集机组人员。”

另一方面，无人机的电池寿命很短，尽管它们的耐用性越来越强，但无法在潮湿或刮风的天气下使用。“你总是要担心海洋——盐水和电子设备不太好相处，”约翰斯顿说。

突破极限

好奇的生物学家不必将无人机的用途局限于拍摄照片或视频。他们还在设计更多创意方案。

无人机可用于从空中收集微生物，以监测疾病的传播方式。无人机可以向研究人员想要贴上身份标签的动物发射镇静剂，或收集毛发、血液和粪便样本。伯德和他的同事在无人机上安装了无线电跟踪器和天线，以固定佩戴发射器的鸣禽发出的信号。

Mulero Pázmány 正在思考如何将无人机引入物联网，与其他类型的传感器共享信息（例如，如果一台机器检测到污染突然增加，无人机可能会收到警报并飞过去调查）。她和她的团队还申请了一种在无人机巡航时捕捉昆虫的陷阱的专利。“用其他方式在 200 米高空采集昆虫样本真的很困难……”她说。

收集鲸鱼的 DNA 也相当困难，但这也可以由无人机来完成。当鲸鱼浮出水面呼吸时，它们会从喷水孔中喷出一团由唾液、粘液和空气组成的雾状物。“这些唾液中含有大量鲸鱼 DNA，”吉尔伯特说。“有人提议让无人机穿过鲸鱼唾液云层，找出那是哪头鲸鱼。”

无人机还可以用于实际用途，例如扫描电线以寻找触电的鸟类或驱赶农作物上的害虫。它们甚至可以监视偷猎者的行为。在南非，Mulero Pázmány 和她的同事们研究了无人机拍摄的视频是否可用于检测犀牛、识别人员以及监视偷猎者经常溜进来的围栏。无人机很有用，但在强风或大雨中同样无用。另一个问题是，虽然无人机可以清晰地拍摄开阔的草地，但茂密森林覆盖的地形的视频更难辨认。而且这些小型机器人可以覆盖的面积有限。

“我们不能只用一堆可以飞行半小时的小型无人机来控制与以色列面积相当的克鲁格国家公园，”穆勒罗·帕兹马尼说。“你可以把眼睛放在天空中，但你需要很多眼睛同时观察很多地方。”

尽管如此，无人机绝对可以补充其他反偷猎技术，例如安装在地面的摄像头和拾取枪声的麦克风，或者跟踪犀牛的巡逻队。公园管理人员还可以宣传他们使用无人机，这样偷猎者就可以从一开始就被阻止潜入保护区。“无人机不是解决方案，它们是另一个可以添加到篮子中的工具，”Mulero Pázmány 说。

使用无人机观察人类也引发了伦理问题，研究人员必须仔细考虑。“如果你……试图保护犀牛，你所做的部分工作就是观察那些不应该在那里的人，”吉尔伯特说。“当你开始用无人机监视人们时，你真的会开始遇到隐私问题，以及什么太过侵犯隐私。”她说，住在附近的人可能不会对这种监视感到兴奋。

另一个担忧当然是安全问题；即使由经验丰富的飞行员操作，无人机也可能会坠毁。在许多情况下，无人机将用于在人口稀少的地区监视野生动物。“那里没有人烟，所以它掉落在人头上的风险很小，”穆勒罗·帕兹马尼说。

尽管如此，研究人员必须遵守联邦航空管理局的规定。即使是在南极洲无人居住的荒野，无人机也不能飞得太远。“对于如何使用无人机，有相当多的监管，”约翰斯顿说。“我们仍然很难在视线之外或夜间飞行无人机。”

这意味着，目前无人机的研究任务范围有限，无法覆盖很大的区域。

请勿打扰

野生动物不喜欢科学家偷偷靠近它们或从它们头顶飞过。无人机的侵扰程度可能会小得多——但科学家们仍在摸索无人机与动物之间应保持多远的距离。

无人机比小型飞机或直升机更安静。“但需要注意的是，我们驾驶无人机时，距离动物的距离往往比驾驶载人飞机时更近，”吉尔伯特说，他计划使用无人机来统计阿拉斯加的海狮和海鸟数量。

电鸣声似乎并没有打扰到约翰斯顿调查的海洋生物。“它们很难察觉到我们的所作所为，”他说。

不过，如果动物有压力，科学家可能无法仅通过观察来判断。一个团队在相对较低的高度驾驶无人机飞过四只黑熊，这些黑熊为另一个项目安装了心率监测器。“它们的心率经常非常非常高，这表明无人机可能让它们感到压力，”吉尔伯特说。

然而，伯德指出，我们不知道当人们乘坐直升机飞过或在附近行走时熊的心率会如何变化。因此，研究人员必须设计涉及更多动物的实验，并比较它们对无人机的反应以及被载人飞机标记或计数的反应。

有些动物让科学家很容易判断距离是否太近。伯德和他的同事正在研究不同鸟类对无人机的反应。他们派出无人机去统计海鸠的数量，这种黑白相间的海鸟看起来有点像企鹅，在俯瞰大海的悬崖上筑巢。有一次，他们得到了一个昂贵的教训，了解到当无人机不保持距离时会发生什么。在距离预定着陆点约 100 码的地方，他们的无人机遇到了麻烦。

“我们听到一声巨响，我们的旋转无人机开始向下旋转，试图恢复正常，”伯德说。在科学家们的注视下，这台价值 7,000 美元的设备坠入海中。“我们推测是一只海鸥对此感到不满并试图撞击它。”

无人机也没有在海鸠中交到任何朋友。在无人机不幸报废之前，研究小组了解到海鸟不喜欢机器人从它们的巢穴旁飞过。当它们看到无人机时，它们会从巢穴中飞出，不小心把小鸟或鸟蛋踢出。饥饿的海鸥会趁机趁乱。“它们看到海鸠飞出巢穴，就会飞过来，大快朵颐，”伯德说。

因此，未来该团队将在更高海拔的地方飞行无人机，并将它们涂成另一种海鸟的形状。“它基本上看起来像一只无害的塘鹅，”伯德说。

他还发现，无人机比步行接近动物造成的干扰更小。当科学家想要对一种名为燕鸥的小​​型海鸟进行普查时，他们通常必须在燕鸥群落首选的岛屿上来回走动，清点散落在地面上的鸟巢。“当你这样做时，你会把鸟儿惊扰得魂飞魄散，”伯德说。“它们会离开鸟巢，四处飞翔，在人身上拉屎，啄人的头，所以你必须戴上安全帽，而且人们也会踩踏鸟巢。”

第一次他驾驶固定翼无人机飞到鸟群上空约 300 英尺的地方时，大多数鸟都飞到了空中。无人机第二次飞过时，只有大约一半的鸟儿振翅飞起。第三次飞过时，只有极少数鸟儿飞起来，这表明它们已经习惯了无人机。

3D 任务

野生动物生物学家正在利用无人机借鉴军方的做法。“无人机的价值在于他们所谓的 3D 任务，这种任务枯燥、肮脏且危险，”Mulero Pázmány 说。“也许这也适用于保护。”

无人机可以探测人类或飞机不易到达的地形，并快速廉价地收集大量照片供研究人员仔细研究。随着无人机相关法规的不断发展，科学家希望无人机能够扩大其覆盖范围。“我们越早制定出大家都能接受的法规，我们就能取得更大的进步，”伯德说，他正在与美国鱼类和野生动物管理局合作制定研究人员许可程序。

无人机已经对各种大小动物进行了观察，从侏儒兔到大象。它们绘制了猩猩等濒危物种赖以生存的栖息地，并被用来调查疾病的传播方式。

科学家们仍在试水（或者说试天），以找出如何最好地利用无人机来了解野生动物。但可能性令人眼花缭乱。“我感觉自己就像一个先驱，站在突破性技术的浪潮之巅，”伯德说。“我不能放弃它。”