Novo robô pode sentir o plâncton óptico e acusticamente

Zooglider (em cima) com uma seleção de imagens de zooplâncton que o robô capturou. Foto de cima: Benjamin Whitmore

Uma equipe de oceanógrafos e engenheiros biológicos e físicos modificou um instrumento comum de oceanografia física para poder visualizar o zooplâncton à medida que ele desliza pelo oceano.

O robô, um instrumento sensorial de primeira classe apelidado Zooglider por Mark Ohman, um oceanógrafo biológico do Scripps Institution of Oceanography da Universidade da Califórnia em San Diego, usa como plataforma um planador desenvolvido pela Scripps conhecido como Spray. Os desenvolvedores de instrumentos de Ohman e Scripps equiparam os planadores em forma de torpedos com uma câmera (chamada Zoocam) e um dispositivo que os pesquisadores chamam de Zonar, que reúne dados acústicos sobre animais marinhos microscópicos do zooplâncton, à maneira de um instrumento de sonar.

A Zooglider pode adquirir imagens de zooplâncton a cada cinco centímetros a profundidades de 400 metros ou mais, enquanto canaliza a água do mar para um túnel de amostragem a bordo. O novo instrumento representa um avanço na medida em que permite observações da vida microscópica em seu habitat e fornece informações sobre essa vida no contexto espacial. Isso aumenta a capacidade dos cientistas de adquirir dados quantitativos sobre a vida microscópica dentro de áreas definidas, uma busca fundamental de oceanógrafos biológicos que estudam como os organismos marinhos interagem e são influenciados pela física e química de seus arredores.

“Quase todos os principais processos no oceano - ciclagem de carbono, produção pesqueira, proliferação de algas prejudiciais, acidificação oceânica, desoxigenação - estão ligados diretamente aos animais livres do mar aberto, o zooplâncton”, disse Ohman. “Esta é a nossa primeira janela em seu mundo através de um veículo completamente autônomo. Estamos entusiasmados com as novas oportunidades que a Zooglider oferece para visualizar e entender esses organismos, não perturbados em seu ambiente natural. ”

Os dados coletados pela Zooglider fornecerão conhecimento sobre a dinâmica do zooplâncton que gera informações indiretas sobre o fitoplâncton sobre o qual o zooplâncton se alimenta e sobre os organismos que se alimentam do zooplâncton. Zooglider também promete uma visão inestimável de como a vida marinha está respondendo à mudança climática.

Os oceanógrafos físicos e engenheiros liderados por Russ Davis, da Scripps, desenvolveram o planador Spray a partir do final dos anos 90. O robô de 2 metros de comprimento, que pode ser programado a partir de um telefone celular, tem sido usado para detectar e monitorar as condições de El Niño na Califórnia, vazamentos de petróleo no Golfo do México e correntes no Mar de Salomão. Os planadores de pulverização são programados para percorrer os transectos, mergulhar e recapear à maneira de balancé, à medida que a sua flutuabilidade é manipulada pelas câmaras internas. Enquanto na superfície, os planadores transmitem dados para os pesquisadores.

Ohman, Davis, engenheiro de desenvolvimento Jeff Sherman e outros, adicionaram um pacote de sensores ópticos e um sistema de sonar à Zooglider. Os autores disseram que escolheram o Spray como uma plataforma sobre outros tipos de instrumentos marítimos, devido à sua capacidade de minimizar o consumo de energia e permanecer no oceano por períodos de 50 dias ou mais, com a adição de sensores mais complexos. Além disso, seu design causa a menor quantidade de rupturas nas comunidades microscópicas que ele observa.

“Mark [Ohman] teve uma ótima idéia de levar uma câmera altamente ampliada para o oceano em planadores para observar o zooplâncton e Jeff [Sherman] e eu nos divertimos muito projetando a longa distância focal Zoocam e montando-a em um planador Spray para faça Zooglider ”, disse Davis. "Ainda mais gratificante foi ver como novos fatos do comportamento zooplanctônico foram deduzidos de seus dados."

O co-autor Jeffrey Ellen, da Jacobs School of Engineering da UC San Diego, está criando métodos pelos quais os dados de imagem do Zooglider podem ser analisados através do aprendizado de máquina. Outros colaboradores incluem Kyle Grindley, Benjamin Whitmore e Catherine Nickels, da Scripps.

O desenvolvimento da Zooglider foi apoiado pela Fundação Gordon e Betty Moore.