Podwodny robot śledzi trujące glony w jeziorze Erie

September 6, 2018 Systemy autonomiczne powinny pomóc w przewidywaniu zakwitów glonów

Mikrocystyna jest toksyną, która może powodować reakcje skórne, problemy żołądkowe, a nawet uszkodzenie wątroby. Jest ona wytwarzana przez maleńkie niebiesko-zielone algi (cyjanobakterie) o nazwie Microcystis, które szybko rozmnażają się w ciepłych, bogatych w składniki odżywcze wodach. Niestety, Microcystis w Wielkich Jeziorach na północy Stanów Zjednoczonych, które zapewniają milionom ludzi wodę pitną, staje się coraz bardziej powszechne.

Badacze z Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) i National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA) testują nowego autonomicznego robota podwodnego w jeziorze Erie, który mierzy ilość i stężenie mikrocystyny i glonów w wodzie i przesyła wyniki na ląd w czasie rzeczywistym.

Zastosowany robot to dalekosiężny autonomiczny pojazd podwodny (LRAUV) z MBARI. Przy średnicy około 30 i długości 230 centymetrów wygląda jak mała torpeda, ale jest znacznie wolniejszy i został specjalnie opracowany do wielotygodniowego użytkowania w wodzie w celu zbierania danych naukowych.

Od ośmiu lat naukowcy i inżynierowie MBARI budują LRAUV do badania mikroskopijnych glonów i chemii morskiej u wybrzeży Kalifornii. W 2018 roku zbudowali nowy LRAUV z biochemicznym laboratorium robotycznym. To zautomatyzowane laboratorium nosi nazwę Procesora Próbek Środowiskowych Trzeciej Generacji (3G ESP). Podczas gdy LRAUV porusza się po wodzie, 3G ESP zbiera próbki wody, filtruje je, a następnie przetwarza w celu wykrycia mikroskopijnych organizmów lub toksyn, takich jak mikrocystyna. Po przeanalizowaniu próbek, 3G ESP może wysłać wyniki do naukowców na lądzie za pośrednictwem łącza satelitarnego.

Ponieważ wiele miast pozyskuje wodę pitną z Wielkich Jezior, NOAA prognozuje, gdzie i kiedy szkodliwe zakwity glonów będą wytwarzać mikrocystynę. Naukowcy mają nadzieję, że dane LRAUV pomogą w tych prognozach. Steve Ruberg, naukowiec z Laboratorium Badań Środowiska Wielkich Jezior NOAA, wyjaśnia: "Informacje o tym, jak głęboko sięgają toksyny szkodliwego zakwitu glonów i jak blisko znajdują się miejskich rurociągów wodnych, mogą pomóc NOAA w ulepszeniu prognoz i narzędzi decyzyjnych, od których zależą społeczności Wielkich Jezior".

Po uruchomieniu LRAUV z łodzi, naukowcy powrócą na brzeg, aby obserwować jego postępy. Robot pozostanie zanurzony przez większość czasu, ale będzie pojawiał się okresowo, aby poinformować naukowców, gdzie się znajduje i co "widzi". Ponadto będzie również zbierał i przechowywał próbki wody do późniejszej analizy na lądzie.

Mikrobiolodzy wyodrębnią DNA z tych zachowanych próbek, aby dowiedzieć się więcej o całej społeczności drobnoustrojów w jeziorze. Pomoże im to zrozumieć warunki, które przyczyniają się do niebezpiecznych zakwitów glonów.

"Podejście to jest unikalne w tym sensie, że łączymy elementy robotyki, biochemii i swobodnie działających systemów autonomicznych," mówi Chris Scholin, prezes MBARI i wynalazca Environmental Sample Processor.