Mamba: Lengan Robotik Berbasis Drone untuk Melestarikan Tanaman Langka di Lingkungan Tebing
Solusi Lengkap
Mamba mengumpulkan Lysimachia iniki
Outreach Robotics
Pulau-pulau tropis merupakan rumah bagi flora yang unik, dan menjadi tempat tinggal bagi sejumlah besar spesies tanaman endemik. Ancaman telah menyebabkan penurunan populasi yang signifikan di Hawaii, di mana 97% dari spesies tanaman endemik ini terdaftar sebagai terancam punah, sangat terancam punah, atau punah. Habitat tebing vertikal berfungsi sebagai tempat berlindung untuk melindungi tanaman dari ancaman-ancaman ini. Namun, habitat ini membuat pekerjaan konservasi menjadi sangat sulit, memaksa para ahli botani untuk menggunakan metode yang berisiko dan memakan waktu seperti memanjat tebing untuk mengakses populasi tanaman yang terpencil. Kami mengembangkan Mamba, sistem udara pertama yang mampu mengambil sampel tanaman di tebing. Sistem ini telah memungkinkan pengumpulan benih dari banyak spesies yang terancam punah termasuk Hibiscadelphus woodii, serta penemuan spesies baru: Schiedea waiahuluensis. Koleksi konservasi yang dibuat oleh alat ini tumbuh subur di pembibitan, menunjukkan dampak pada siklus konservasi untuk organisme yang berada di lingkungan yang sulit dijangkau, dan tindakan yang diperlukan untuk mencegah kepunahan tanaman.
Pembaruan terakhir: 31 Oct 2025
83 Tampilan
Galeri foto dan video
Konteks
Tantangan yang dihadapi
Kepunahan tumbuhan semakin cepat dengan meningkatnya tekanan manusia, perubahan iklim dan spesies invasif yang merambah. Ekosistem tebing memberikan perlindungan terhadap ancaman-ancaman ini, namun sifat vertikal dari habitat ini menyulitkan untuk mendokumentasikan dan melestarikan keanekaragaman hayati yang ada di sana. Banyak ekosistem tebing yang belum dijelajahi atau belum dieksplorasi, meninggalkan titik-titik gelap botani yang sangat sedikit diketahui. Langkah pertama yang penting dalam konservasi dan perlindungan ekosistem adalah pengetahuan dasar tentang habitat dan komponennya. Secara sosial, kurangnya pengetahuan membatasi keterlibatan dan kesadaran masyarakat, terutama di daerah terpencil atau daerah yang dilindungi. Secara ekonomi, metode yang tidak efisien atau ketinggalan zaman untuk mensurvei habitat ini meningkatkan biaya dan mengurangi efektivitas strategi konservasi.
Lokasi
Kauai, Hawaii, Amerika Serikat
Réunion
Madeira, Portugal
Negara Federasi Mikronesia
Afrika Timur dan Selatan
Eropa Barat dan Selatan
Oseania
Proses
Ringkasan prosesnya
Drone mengubah cara kami melestarikan tanaman tebing endemik yang langka. Drone memungkinkan kami untuk secara efektif mensurvei dan memetakan spesies tanaman yang terancam punah, kemudian tanaman tersebut dapat dikumpulkan untuk dipindahkan dengan cepat ke pembibitan konservasi kami untuk diperbanyak.
Blok Bangunan
Survei Drone: lokasi, pemetaan, dan inventarisasi populasi tanaman jarak jauh
Alat drone telah berperan penting sebagai langkah pertama dalam penilaian flora tebing. Dengan menggunakan drone untuk mendapatkan sudut pandang yang unik dari lingkungan ini, kami sekarang dapat memetakan distribusi dan kelimpahan spesies tebing endemik yang terancam punah dan mempercepat konservasinya. Survei lapangan telah dilakukan di Hawaii, Republik Palau, dan Madeira (Portugal) dengan hasil yang sangat positif.
Faktor-faktor pendukung
Seiring dengan perkembangan teknologi drone, metodologi survei ini telah dapat diakses oleh berbagai praktisi konservasi. Sensor kamera beresolusi tinggi memungkinkan identifikasi berbagai tanaman, dari pohon besar hingga organisme herba kecil. Pilot drone sekarang dapat melakukan survei hingga 45 menit dalam satu kali penerbangan karena peningkatan kapasitas baterai. Peningkatan kegunaan dari penyempurnaan perangkat lunak membuat drone aman dan efisien untuk digunakan oleh pemula, sehingga meningkatkan penggunaan teknologi ini oleh para praktisi konservasi. Yang paling penting, seiring dengan semakin banyaknya drone yang tersedia, biaya yang dikeluarkan juga semakin berkurang, sehingga menjadi alat yang luar biasa untuk berbagai macam aplikasi.
Pelajaran yang dipetik
Drone adalah alat yang efektif untuk lokasi dan inventarisasi spesies yang terancam punah, terutama di lingkungan yang sulit diakses seperti tebing atau kanopi pohon. Penilaian habitat tebing akan sangat penting untuk konservasi spesies di area ini, karena pengetahuan dasar tentang di mana spesies berada dapat memandu tindakan konservasi, dan membantu memprioritaskan perlindungan lanskap.
Koleksi Drone: Menggunakan lengan robotik berbasis drone untuk mengumpulkan tanaman yang tidak dapat diakses
Alat Mamba memungkinkan kita untuk mengumpulkan bahan tanaman melalui biji atau stek dari spesies terancam punah yang telah kita identifikasi dan petakan di blok bangunan sebelumnya. Alat ini memiliki jangkauan efektif lebih dari 1000 m, sehingga area yang paling sulit diakses pun dapat diakses untuk tindakan pengelolaan.
Faktor-faktor pendukung
Pengembangan alat ini oleh para insinyur robotika yang berpengalaman, mempercepat konservasi banyak spesies oleh staf lapangan di Kebun Raya Tropis Nasional dan mitra di Program Pencegahan Kepunahan Tanaman. Mamba memiliki sistem kepala yang dapat dipertukarkan yang memungkinkan pengumpulan yang dapat disesuaikan tergantung pada spesies target dan jenis bahan yang diperlukan untuk konservasi. Banyak komponen dari mekanisme ini dicetak 3D, yang hemat biaya dan fleksibel untuk proses pengembangan yang cepat. Mamba dibuat dengan komponen drone yang sudah tersedia yang juga mengurangi biaya dan waktu pembuatan. Pengembangan alat ini dilakukan oleh mahasiswa P.h.D., dan mengintegrasikan solusi perangkat keras dan perangkat lunak canggih yang dirancang khusus untuk aplikasi ini.
Pelajaran yang dipetik
Ketika melakukan proyek jenis ini, sangat penting untuk memiliki pasangan yang tepat antara staf lapangan yang berpengalaman dengan insinyur robotika profesional, karena kedua belah pihak memberikan informasi penting untuk memandu pengembangan dan pertimbangan konservasi yang efektif. Perlu dicatat bahwa proses pengembangannya dilakukan secara berulang, memberikan ruang untuk menguji dan merevisi desain, dan pada akhirnya memungkinkan penyebaran alat yang berfungsi dengan baik dan sangat berguna.
Perbanyakan Tanaman: peningkatan efisiensi dengan teknik pengumpulan yang lebih baik
Setelah tanaman dikumpulkan, mereka dipindahkan ke pembibitan konservasi kami untuk diperbanyak, atau ke laboratorium benih kami untuk pengujian viabilitas dan penyimpanan. Kami melihat peningkatan efektivitas metode ini dengan benih dan stek yang baru dikumpulkan yang dapat dengan cepat sampai ke tangan staf kami. Karena banyak dari individu tanaman ini sebelumnya tidak dikenal, tindakan ini meningkatkan keragaman genetik koleksi ex-situ, menyediakan tempat yang aman dalam menghadapi degradasi lingkungan.
Faktor-faktor pendukung
Sebelumnya, para ahli botani perlu mengukur lingkungan tebing terpencil di mana spesies-spesies ini berada, sehingga koleksi konservasi menjadi sulit dan memakan waktu untuk dikumpulkan dan dipindahkan kembali ke staf pembibitan untuk diperbanyak. Dengan mekanisme Mamba, koleksi dapat dengan cepat dikumpulkan dan dipindahkan ke pembibitan.
Pelajaran yang dipetik
Stek dan biji segar memiliki tingkat keberhasilan yang lebih tinggi dalam perbanyakan.
Dampak
Dalam tujuh tahun terakhir penggunaan drone untuk dokumentasi dan konservasi taksa tebing, kami telah secara signifikan meningkatkan populasi yang diketahui dari setidaknya 30 spesies tanaman yang terancam punah. Dalam beberapa kasus, kami telah memetakan banyak tanaman individu, yang mengarah ke peningkatan sepuluh kali lipat dalam populasi yang diketahui dari spesies ini. Ketika dipasangkan dengan lengan pengambilan sampel Mamba yang baru dikembangkan, kami telah mengumpulkan 17 spesies yang sangat terancam punah untuk membantu konservasi mereka. Selain itu, kami telah mendeskripsikan satu spesies baru (mungkin spesies pertama yang dideskripsikan dari spesimen yang dikumpulkan dengan drone) dan mendokumentasikan berbagai anomali botani lainnya (perluasan wilayah jelajah, catatan pulau, dan spesies yang belum dideskripsikan).
Penerima manfaat
Sejauh ini, staf konservasi dan spesies yang kami tangani sangat diuntungkan oleh kemitraan dan pengembangan teknologi ini. Banyak spesies yang status konservasinya telah ditingkatkan dengan sistem ini, yang berujung pada revisi dalam penentuan prioritas spesies.
Selain itu, jelaskan potensi skalabilitas Solusi Anda. Dapatkah solusi ini direplikasi atau diperluas ke wilayah atau ekosistem lain?
Meskipun teknologi ini telah digunakan secara efektif di beberapa rantai pulau di seluruh dunia, ada peluang yang jauh lebih luas bagi komunitas global secara luas untuk mengambil teknologi ini dan menggunakannya di wilayah yang mereka minati. Sistem ini mudah digunakan dan mudah dipelajari oleh pilot drone pemula. Pengembangan perangkat lunak di masa depan ditujukan untuk lebih menyederhanakan proses konservasi dengan lokasi atau pengumpulan tanaman secara otomatis. Di mana pun ada lingkungan tebing, alat ini dapat diterapkan. Selain itu, habitat yang sulit dijangkau seperti ekosistem kanopi, hutan tropis bervegetasi lebat, pulau-pulau kecil di lepas pantai, atau habitat pegunungan yang rapuh dapat memperoleh manfaat dari alat ini.
Kerangka Kerja Keanekaragaman Hayati Global (Global Biodiversity Framework (GBF))
Target GBF 1 - Merencanakan dan Mengelola Semua Area Untuk Mengurangi Hilangnya Keanekaragaman Hayati
Target GBF 4 - Menghentikan Kepunahan Spesies, Melindungi Keanekaragaman Genetik, dan Mengelola Konflik Manusia-Satwa Liar
Target GBF 8 - Meminimalkan Dampak Perubahan Iklim terhadap Keanekaragaman Hayati dan Membangun Ketahanan
Target GBF 9 - Mengelola Spesies Liar Secara Berkelanjutan Untuk Memberikan Manfaat Bagi Masyarakat
Target GBF 14 - Mengintegrasikan Keanekaragaman Hayati dalam Pengambilan Keputusan di Setiap Tingkat
Target GBF 20 - Memperkuat Pengembangan Kapasitas, Alih Teknologi, dan Kerjasama Ilmiah dan Teknis untuk Keanekaragaman Hayati
Target GBF 21 - Memastikan Bahwa Pengetahuan Tersedia dan Dapat Diakses Untuk Memandu Aksi Keanekaragaman Hayati
Tujuan Pembangunan Berkelanjutan
TPB 9 - Industri, inovasi, dan infrastruktur
SDG 13 - Aksi iklim
SDG 15 - Kehidupan di darat
TPB 17 - Kemitraan untuk mencapai tujuan
Cerita
Koleksi Hibiscadelphus woodii yang dikirim ke ahli botani
Ben Nyberg
Spesies pohon endemik Hibiscadelphus woodii awalnya ditemukan dan dideskripsikan pada tahun 1992 dan hanya diketahui dari empat individu tanaman. Tak lama kemudian, tanah longsor menewaskan tiga individu, menyisakan satu pohon untuk spesies ini. Selama 18 tahun, berbagai tindakan konservasi telah dicoba mulai dari pemotongan, pencangkokan, dan bahkan penyerbukan silang untuk melestarikan pohon ini secara ex situ. Spesies ini tidak pernah dapat diperbanyak dan ketika pohon terakhir mati pada tahun 2009, kami mengira bahwa spesies ini telah punah.
Pada tahun 2019, sebuah proyek yang menggunakan teknologi drone untuk mensurvei lingkungan tebing yang tidak dapat diakses di daerah terdekat berhasil menemukan kembali spesies ini! Sayangnya, dua individu yang kami temukan tumbuh di tengah tebing setinggi 500 meter tidak dapat dijangkau oleh ahli botani dengan tali. Itu adalah penemuan yang menarik, namun, kami tidak berdaya dalam konservasi spesies tersebut.
Ketika para ahli robotika di Outreach Robotics mengetahui penemuan ini, kami segera bermitra dalam proyek ini untuk mengembangkan alat berbasis drone untuk membantu mengumpulkan stek dari habitat tebing vertikal. Selama empat tahun terakhir, kami telah bersama-sama mengembangkan, mengulangi desain baru dan menguji mekanisme yang diperlukan untuk membuat pekerjaan ini menjadi mungkin. Meskipun pandemi COVID-19 memperlambat pengujian lapangan kami, namun hal ini memungkinkan kami untuk melakukan pengujian di laboratorium secara lebih terfokus, dan menghasilkan alat yang sangat disempurnakan yang stabil, efisien, dan siap untuk menjalankan misi.
Pada bulan April 2024, tim kami mengakses daerah terpencil di Kauai dengan menggunakan helikopter, membawa mekanisme drone dan staf lapangan untuk melakukan pengumpulan data. Drone dan Mamba terbang sejauh 300 meter ke tanaman dan berhasil mengumpulkan stek dari kedua individu yang diketahui. Stek ini kemudian dibawa dengan helikopter, kemudian dengan pesawat terbang ke pulau lain yang memiliki ruang perbanyakan khusus untuk menanam tanaman ini di pembibitan. Kami sangat senang melaporkan bahwa stek tersebut telah berakar dan sekarang tumbuh dengan aman secara ex situ untuk pertama kalinya.
Kami telah menemukan, mengumpulkan, dan menumbuhkan Hibiscadelphus woodii dengan teknologi modern, dan berharap bahwa kami telah mencegah kepunahan spesies ini.
Kombinasi keahlian botani, dipasangkan dengan teknologi drone dan teknik mutakhir telah mengubah cara kami bekerja di ekosistem vertikal yang terpencil dan terjal ini.
Terhubung dengan kontributor
Kontributor lainnya
Guillaume Charron
Robotika Penjangkauan
Kebun Raya Tropis Nasional
Kebun Raya Tropis Nasional
Scott Heintzman
Program Pencegahan Kepunahan Tanaman