المامبا: ذراع روبوتية تعتمد على طائرة بدون طيار للحفاظ على النباتات المهددة بالانقراض في البيئات المنحدرة

الحل الكامل
مامبا جمع ليسيماتشيا إينيكي
Outreach Robotics

تعد الجزر الاستوائية موطناً لنباتات فريدة من نوعها، وتستضيف عدداً كبيراً من أنواع النباتات المستوطنة. وقد أدت التهديدات إلى انخفاض كبير في أعدادها في هاواي، حيث تم إدراج 97% من هذه الأنواع النباتية المستوطنة على أنها مهددة بالانقراض أو مهددة بالانقراض أو منقرضة. تعمل موائل المنحدرات العمودية كملاجئ لحماية النباتات من هذه التهديدات. ومع ذلك، فإن هذه الموائل تجعل أعمال الحفظ صعبة للغاية، مما يجبر علماء النبات على استخدام طرق محفوفة بالمخاطر وتستغرق وقتاً طويلاً مثل الهبوط من المنحدرات للوصول إلى تجمعات النباتات النائية. قمنا بتطوير نظام مامبا، وهو أول نظام جوي قادر على أخذ عينات من النباتات على المنحدرات. وقد سمح هذا النظام بجمع البذور من العديد من الأنواع المهددة بالانقراض بما في ذلك نبات هيبيسكديلديفوس وودي، بالإضافة إلى اكتشاف نوع جديد مؤخراً وهو: Schiedea waiahuluensis. تزدهر مجموعات الحفظ التي تم جمعها بواسطة هذه الأداة في المشاتل، مما يدل على تأثيرها على دورة الحفظ للكائنات الحية الموجودة في بيئات يصعب الوصول إليها، والإجراءات اللازمة لمنع انقراض النباتات.

آخر تحديث 31 Oct 2025
83 المشاهدات
السياق
التحديات التي تمت مواجهتها
تدهور الأراضي والغابات
فقدان التنوع البيولوجي
فقدان النظام البيئي
الأنواع الغازية

يتسارع انقراض النباتات مع زيادة الضغط البشري وتغير المناخ وزحف الأنواع الغازية. وتوفر النظم الإيكولوجية للمنحدرات بعض الحماية من هذه التهديدات، إلا أن الطبيعة العمودية لهذه الموائل تجعل من الصعب توثيق وحفظ التنوع البيولوجي الذي يحدث هناك. لم يتم استكشاف العديد من النظم البيئية للمنحدرات أو لم يتم استكشافها بشكل كافٍ، مما يترك بؤراً نباتية مظلمة لا يُعرف عنها سوى القليل جداً. والخطوة الأولى الحاسمة في الحفاظ على النظم الإيكولوجية وحمايتها هي المعرفة الأساسية بالموائل ومكوناتها. أما من الناحية الاجتماعية، فإن نقص المعرفة يحد من مشاركة المجتمع المحلي ووعيه، خاصة في المناطق النائية أو المحمية. ومن الناحية الاقتصادية، فإن الطرق غير الفعالة أو القديمة لمسح هذه الموائل تزيد من التكاليف وتقلل من فعالية استراتيجيات الحفظ.

نطاق التنفيذ
محلي
عالمي
النظم الإيكولوجية
الغابات الاستوائية النفضية
غابة استوائية دائمة الخضرة
الموضوع
التنوع الوراثي
تجزئة الموائل وتدهورها
إدارة الأنواع
الجزر
العلوم والأبحاث
التكنولوجيا من أجل الحفاظ على الطبيعة
الحفاظ على الأنواع المهددة بالانقراض
جمع البيانات البيولوجية
الموقع
كاواي، هاواي، الولايات المتحدة
ريونيون
ماديرا، البرتغال
ولايات ميكرونيزيا الموحدة
شرق وجنوب أفريقيا
غرب وجنوب أوروبا
أوقيانوسيا
العملية
ملخص العملية

تعمل الطائرات بدون طيار على تغيير الطريقة التي نحافظ بها على النباتات الجليدية المتوطنة النادرة. فهي تسمح لنا بإجراء مسح فعال ورسم خرائط لأنواع النباتات المهددة بالانقراض، ومن ثم يمكن جمع النباتات لنقلها بسرعة إلى مشتل الحفظ لدينا لإكثارها.

اللبنات الأساسية
المسح بالطائرات بدون طيار: تحديد المواقع ورسم الخرائط وجرد تجمعات النباتات النائية

كانت أدوات الطائرات بدون طيار مفيدة كخطوة أولى في تقييم نباتات المنحدرات. فباستخدام الطائرات بدون طيار للحصول على مشاهد فريدة من نوعها لهذه البيئات، يمكننا الآن رسم خريطة لتوزيع ووفرة أنواع المنحدرات المتوطنة المهددة بالانقراض، والتعجيل بحفظها. وقد أُجريت مسوحات ميدانية في هاواي وجمهورية بالاو وماديرا (البرتغال) وحققت نتائج إيجابية للغاية.

عوامل التمكين

ومع تحسن تكنولوجيا الطائرات بدون طيار وتطورها، أصبحت منهجية المسح هذه في متناول مجموعة من ممارسي الحفاظ على البيئة. تسمح مستشعرات الكاميرا عالية الدقة بتحديد مجموعة من النباتات، من الأشجار الكبيرة إلى الكائنات العشبية الصغيرة. يمكن لطياري الطائرات بدون طيار الآن توقع إجراء ما يصل إلى 45 دقيقة من وقت المسح في رحلة واحدة بسبب زيادة سعة البطارية. كما أن التحسينات التي أدخلت على سهولة الاستخدام من خلال تحسينات البرمجيات تجعل الطائرات بدون طيار آمنة وفعالة للمبتدئين، مما يزيد من استيعاب ممارسي الحفاظ على البيئة لهذه التكنولوجيا. والأهم من ذلك، ومع توفر الطائرات بدون طيار على نطاق أوسع، انخفضت التكاليف المرتبطة بها، مما يجعلها أداة رائعة لمجموعة من التطبيقات

الدرس المستفاد

تُعد الطائرات بدون طيار أدوات فعالة لتحديد مواقع الأنواع المهددة بالانقراض وجردها، خاصة في البيئات التي يصعب الوصول إليها مثل المنحدرات أو مظلات الأشجار. سيكون تقييم موائل المنحدرات أمراً بالغ الأهمية للحفاظ على الأنواع في هذه المناطق، حيث يمكن للمعرفة الأساسية لأماكن تواجد الأنواع أن توجه إجراءات الحفظ، وتساعد في تحديد أولويات حماية المناظر الطبيعية.

الجمع بالطائرة بدون طيار: استخدام ذراع روبوتية تعتمد على طائرة بدون طيار لجمع النباتات التي يتعذر الوصول إليها

تسمح لنا أداة مامبا بجمع المواد النباتية عن طريق البذور أو العقل من الأنواع المهددة بالانقراض التي حددناها ورسمنا خرائطها في اللبنة السابقة. تتمتع هذه الأداة بمدى فعال يزيد عن 1000 متر، مما يجعل حتى أكثر المناطق التي يتعذر الوصول إليها متاحة لإجراءات الإدارة.

عوامل التمكين

وقد أدى تطوير هذه الأداة من قبل مهندسي الروبوتات ذوي الخبرة في مجال الروبوتات إلى تسريع عملية الحفاظ على العديد من الأنواع من قبل الموظفين الميدانيين في الحديقة النباتية الاستوائية الوطنية وشركاء برنامج منع انقراض النباتات. تحتوي مامبا على نظام رأس قابل للتبديل يوفر عملية جمع قابلة للتخصيص حسب النوع المستهدف ونوع المادة اللازمة للحفظ. كما أن العديد من مكونات هذه الآلية مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهي فعالة من حيث التكلفة ومرنة لعمليات التطوير السريع. تم بناء مامبا باستخدام مكونات متوفرة بسهولة في الطائرات بدون طيار مما يقلل أيضاً من التكلفة ووقت البناء. وقد تم تطوير هذه الأداة من قبل طلاب الدكتوراه في الدكتوراه، وهي تدمج أحدث الأجهزة والحلول البرمجية المصممة خصيصاً لهذا التطبيق.

الدرس المستفاد

عند الاضطلاع بمشروع من هذا النوع، من الأهمية بمكان أن يكون هناك اقتران مناسب بين الموظفين الميدانيين ذوي الخبرة والمهندسين الروبوتات المحترفين، حيث يوفر كلا الطرفين معلومات مهمة لتوجيه كل من التطوير واعتبارات الحفظ الفعال. وتجدر الإشارة إلى أن عملية التطوير كانت تكرارية، مما أتاح المجال لاختبار ومراجعة التصميم، وسمح في نهاية المطاف بنشر أداة تعمل بشكل جيد ومفيد للغاية.

إكثار النباتات: زيادة الكفاءة مع تحسين تقنيات الجمع

بمجرد أن يتم جمع النباتات، يتم نقلها إلى مشتل الحفظ لدينا لإكثارها، أو إلى مختبر البذور لدينا لاختبار صلاحيتها وتخزينها. نحن نشهد فعالية متزايدة لهذه الطرق مع البذور والشتلات التي تم جمعها حديثاً والتي تصل بسرعة إلى موظفينا. ونظراً لأن العديد من هذه النباتات الفردية لم تكن معروفة من قبل، فإن هذه الإجراءات تعزز التنوع الوراثي للمجموعات خارج الموقع، مما يوفر مكاناً آمناً في مواجهة التدهور البيئي.

عوامل التمكين

في السابق، كان علماء النباتات يحتاجون إلى توسيع نطاق بيئات المنحدرات النائية حيث توجد هذه الأنواع، مما يجعل جمع مجموعات الحفظ صعباً ويستغرق وقتاً طويلاً لجمعها ونقلها إلى موظفي المشتل لإكثارها. مع آلية مامبا، يتم جمع المجموعات ونقلها بسرعة إلى المشتل.

الدرس المستفاد

تتمتع العقل والبذور الطازجة بمعدل نجاح أعلى في التكاثر.

التأثيرات

في السنوات السبع الماضية من نشر الطائرات بدون طيار لتوثيق وحفظ أصناف المنحدرات، قمنا بزيادة كبيرة في التجمعات المعروفة لما لا يقل عن 30 نوعاً من النباتات المهددة بالانقراض. في بعض الحالات، قمنا برسم خرائط للعديد من النباتات الفردية، مما أدى إلى زيادة أعداد هذه الأنواع المعروفة بعشرة أضعاف. وعند إقرانها بذراع أخذ عينات مامبا المطورة حديثاً، قمنا بجمع 17 نوعاً من الأنواع المهددة بالانقراض للمساعدة في الحفاظ عليها. بالإضافة إلى ذلك، وصفنا نوعاً جديداً واحداً (ربما يكون أول نوع يوصف من العينات التي تم جمعها بالطائرة بدون طيار) ووثقنا مجموعة من الحالات الشاذة النباتية الأخرى (امتدادات النطاق، وسجلات الجزر، والأنواع غير الموصوفة).

المستفيدون

حتى الآن، استفاد موظفو الحفظ والأنواع التي نعمل معها بشكل كبير من هذه الشراكة وتطوير التكنولوجيا. وقد تحسنت حالة العديد من الأنواع في مجال الحفظ من خلال هذا النظام، مما أدى إلى مراجعات في تحديد أولويات الأنواع.

بالإضافة إلى ذلك، اشرح إمكانية التوسع في الحل الخاص بك. هل يمكن تكراره أو توسيعه ليشمل مناطق أو منظومة أخرى؟

وفي حين تم نشر هذه التكنولوجيا بفعالية في عدد قليل من سلاسل الجزر حول العالم، إلا أن هناك فرصة أوسع بكثير للمجتمع العالمي ككل لالتقاط هذه التكنولوجيا ونشرها في المناطق التي تهمهم. هذا النظام سهل الاستخدام وسهل التعلم بالنسبة لطياري الطائرات بدون طيار المبتدئين. تهدف التطورات البرمجية المستقبلية إلى زيادة تبسيط عملية الحفظ من خلال تحديد موقع النباتات أو جمعها آلياً. ويمكن تطبيق هذه الأداة في أي مكان توجد فيه بيئات منحدرات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تستفيد من هذه الأدوات الموائل التي يصعب الوصول إليها مثل النظم الإيكولوجية المظللة، أو الغابات الاستوائية ذات الغطاء النباتي الكثيف، أو الجزر البحرية أو الموائل الألبية الحساسة.

الإطار العالمي للتنوع البيولوجي (GBF)
الهدف 1 - الهدف 1 - تخطيط وإدارة جميع المناطق للحد من فقدان التنوع البيولوجي
الهدف 4 - الهدف 4 - وقف انقراض الأنواع وحماية التنوع الجيني وإدارة النزاعات بين الإنسان والحياة البرية
الهدف 8 - الحد من تأثيرات تغير المناخ على التنوع البيولوجي وبناء القدرة على الصمود
الهدف رقم 9 - إدارة الأنواع البرية بشكل مستدام لإفادة الناس
الهدف 14 - إدماج التنوع البيولوجي في عملية صنع القرار على جميع المستويات
الهدف 20 - تعزيز بناء القدرات ونقل التكنولوجيا والتعاون العلمي والتقني من أجل التنوع البيولوجي
الهدف 21 من المنتدى العالمي للتنوع البيولوجي - ضمان إتاحة المعرفة وإمكانية الوصول إليها لتوجيه العمل في مجال التنوع البيولوجي
أهداف التنمية المستدامة
الهدف 9 - الصناعة والابتكار والبنية التحتية
الهدف 13 - العمل من أجل المناخ
الهدف 15 من أهداف التنمية المستدامة - الحياة على الأرض
الهدف 17 من أهداف التنمية المستدامة - الشراكات من أجل تحقيق الأهداف
القصة
تم جمع نوع Hibiscadelphadelphus woodii الذي كان يُعتقد أنه منقرض وتم تسليمه إلى علماء النبات للمساعدة في الحفاظ عليه.
مجموعات Hibiscadelphadelphus woodii التي يتم تسليمها إلى علماء النباتات
Ben Nyberg

تم اكتشاف نوع الشجرة المستوطنة Hibiscadelphadelphus woodii في الأصل ووصفه في عام 1992 ولم يُعرف إلا من أربعة نباتات فردية. وبعد فترة وجيزة، أدى انهيار أرضي إلى مقتل ثلاثة أفراد، تاركاً شجرة وحيدة لهذا النوع. وعلى مدار 18 عاماً، تمت محاولة العديد من إجراءات الحفظ من قطع وتطعيم وحتى التلقيح الخلطي في محاولة للحفاظ على الشجرة خارج الموقع. لم يكن بالإمكان أبداً تكاثر هذا النوع، وعندما ماتت آخر شجرة في عام 2009، اعتقدنا أن هذا النوع قد فُقد إلى الانقراض.

في عام 2019، تمكن مشروع نشر تكنولوجيا الطائرات بدون طيار لمسح بيئات المنحدرات التي يتعذر الوصول إليها في المناطق المجاورة من إعادة العثور على هذا النوع! ولسوء الحظ، كان الفردان اللذان وجدناهما ينموان في وسط جرف يبلغ ارتفاعه 500 متر بعيدين تماماً عن متناول علماء النباتات الذين كانوا على الحبال. كان اكتشافاً مثيراً، ومع ذلك، كنا عاجزين عن الحفاظ على هذا النوع.

عندما علم خبراء الروبوتات في شركة أوتريتش روبوتيكس بهذا الاكتشاف، سرعان ما دخلنا في شراكة في المشروع لتطوير أداة تعتمد على الطائرات بدون طيار للمساعدة في جمع القصاصات من موائل الجرف العمودية. على مدى السنوات الأربع الماضية، شاركنا في تطوير وتكرار تصاميم جديدة واختبار الآليات اللازمة لجعل هذا العمل ممكناً. وبينما أدت جائحة كوفيد-19 إلى إبطاء اختباراتنا الميدانية، إلا أنها أتاحت لنا وقتاً أكثر تركيزاً في المختبر، وأداةً محسنة للغاية ومستقرة وفعالة وجاهزة للمهمة.

في أبريل/نيسان 2024، وصل فريقنا إلى منطقة كاواي النائية عبر طائرة مروحية، حاملين آليات الطائرة بدون طيار والطاقم الميداني إلى مكانها للقيام بمجموعتنا. حلّقت الطائرة بدون طيار وطائرة مامبا على ارتفاع 300 متر حتى النباتات وتمكنت بنجاح من جمع قصاصات من كل من الأفراد المعروفين. ثم نُقلت هذه القصاصات يدوياً بطائرة هليكوبتر، ثم بالطائرة إلى جزيرة أخرى بها غرف إكثار متخصصة في محاولة لتأسيس هذه النباتات في مشتل. نحن متحمسون للإبلاغ عن تجذر القصاصات ونموها الآن بأمان خارج الموقع لأول مرة على الإطلاق.

لقد تمكنا من تحديد موقع نبات هيبيسكلادلفوس وودي وجمعه وزراعته باستخدام التكنولوجيا الحديثة، ونأمل أن نكون قد منعنا انقراض هذا النوع.

لقد غيّر هذا المزيج من الخبرة النباتية المقترنة بتكنولوجيا الطائرات بدون طيار والهندسة المتطورة الطريقة التي نعمل بها في هذه النظم البيئية النائية والوعرة والعمودية.

تواصل مع المساهمين
المساهمون الآخرون
غيوم شارون
التوعية بالروبوتات
الحديقة النباتية الاستوائية الوطنية
الحديقة النباتية الاستوائية الوطنية
سكوت هاينتزمان
برنامج منع انقراض النباتات