大规模监测珊瑚礁eDNA，日本科学家改装水下机器人

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“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到2024年2月15日的一篇报道，日本冲绳科技大学研究生院海洋基因组学部门的科学家们，在与日本电信公司NTT Communications合作的项目中取得了重大突破。他们首次利用水下无人机成功鉴定了中光珊瑚（mesophotic corals）的属，这一研究成果发表在《皇家学会公开科学》期刊上。

该研究的主要负责人是佐藤教授（Noriyuki Satoh）。这项研究为海洋科学家们提供了一种新的途径，通过水下机器人进行大规模珊瑚eDNA监测，而无需进行科学潜水或浮潜直接观察。

当水下无人机排放气泡时，这表示成功采集了一份海水样本。截屏视频来源：日本冲绳科技大学官网

中光珊瑚生态系统是一种光线依赖性的热带或亚热带栖息地，位于30~150米的深度。这些生态系统因其承载更多的本地物种而备受瞩目。然而，由于常处深水环境，这些生态系统仍相对未被充分探索，需要更多的研究来了解其基本生物学。

科学家们通常通过浮潜和潜水来研究珊瑚，但这些方法在深层珊瑚的识别方面，存在着一定的局限性。为克服这一挑战，研究团队利用环境DNA（eDNA）技术，即从生物体内排放到环境中的遗传物质，来鉴定特定栖息地中生活的珊瑚和其他生物的种类。这种方法无需依赖直接观察，为生物多样性评估提供了一种强大的工具。

在这项研究中，研究人员选择了琉球群岛附近的慶良間群岛国立公园作为实验地点，利用其透明度较高的水域进行了新的采样技术的测试。通过使用水下无人机收集每个0.5升的海水样本，研究人员成功地在属的水平上鉴定了珊瑚。这种方法的独特之处在于其适用于更深层次的珊瑚调查，而无需依赖潜水员直接观察。研究结果显示，慶良間群島周围的珊瑚礁在不同的位置和深度具有不同的石珊瑚组成，为深入了解中光珊瑚生态系统提供了新的可能性。

为了更高效地监测中光珊瑚，NTT Communications根据佐藤教授的要求，改进了用于研究的原始无人机。他们增加了一个额外的采样器，使无人机在一次潜水中能够收集两个样本，提高了研究效率。此外，他们还将无人机的控制器和机身之间的电缆长度从150米延长到300米，使其电池可更换，从而让研究人员能够在整个一天内持续进行调查工作。

截屏视频来源：日本冲绳科技大学官网

佐藤教授目前与琉球大学的中光层珊瑚专家Frederick Singer博士和Saki Harii博士合作，使用这种新的和改进的无人机在佐敦子岛附近的研究地点进一步测试这种方法。他表示，这项研究有望革新珊瑚调查的方式，使科学家们能够从最浅的区域扩展研究范围，深入到60米、甚至更深的深度。

感兴趣的海洋与湿地读者可看全文，参见：

Koki Nishitsuji, Shinichiro Nagahama, Haruhi Narisoko, Kazuo Shimada, Nobuhiro Okada, Yuki Shimizu, Noriyuki Satoh. Possible monitoring of mesophotic scleractinian corals using an underwater mini-ROV to sample coral eDNA. Royal Society Open Science, 2024; 11 (2) DOI: 10.1098/rsos.221586

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编译 | 王芊佳

编辑 | Linda
排版 | 绿叶

【参考资料】

• https://www.oist.jp/news-center/news/2024/2/15/diving-deeper-our-oceans-underwater-drones-open-new-doors-global-coral-reef-research
• http://kyushu.env.go.jp/naha/data/kerama_040305a_2.pdf
• https://vimeo.com/912464179

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