曼巴采集 Lysimachia iniki
Outreach Robotics
热带岛屿是独特植物的家园，拥有大量特有植物物种。各种威胁导致夏威夷特有植物种群数量大幅减少，其中 97% 已被列为濒危、极度濒危或灭绝物种。垂直悬崖栖息地是保护植物免受这些威胁的避难所。然而，这些栖息地给保护工作带来了特别大的困难，迫使植物学家不得不使用冒险和耗时的方法（如攀登）来接近偏远地区的植物种群。我们开发了Mamba，这是首个能够对悬崖上的植物进行采样的航空系统。通过该系统，我们采集到了许多极度濒危物种的种子，包括Hibiscadelphus woodii，以及最近发现的一个新物种：Schiedea waiahuluensis。利用这一工具进行的保护性采集在苗圃中茁壮成长，证明了对位于难以到达环境中的生物的保护周期的影响，以及防止植物灭绝所需的行动。
最后更新 31 Oct 2025
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照片和视频库
过程
过程概述
无人机正在改变我们保护稀有特有悬崖植物的方式。通过无人机，我们可以有效地调查和绘制极度濒危植物物种的分布图，然后采集植物，快速转移到我们的保护苗圃进行繁殖。
积木
无人机调查：偏远地区植物种群的定位、绘图和清查
作为悬崖植物评估的第一步，无人机工具功不可没。利用无人机获取这些环境的独特视角，我们现在可以绘制极度濒危的悬崖特有物种的分布和丰度图，并加快其保护工作。在夏威夷、帕劳共和国和马德拉（葡萄牙）进行的实地调查取得了非常积极的成果。
有利因素
随着无人机技术的改进和发展，这种调查方法已为众多保护工作者所采用。高分辨率相机传感器可以识别从大树到小型草本生物的一系列植物。由于电池容量增加，无人机驾驶员现在预计单次飞行可进行长达 45 分钟的调查。软件的改进提高了无人机的易用性，使初学者也能安全、高效地使用无人机，从而提高了保护工作者对这项技术的使用率。 最重要的是，随着无人机的普及，相关成本也降低了，这使无人机成为一系列应用的绝佳工具
经验教训
无人机是定位和清查极度濒危物种的有效工具，尤其是在悬崖或树冠等难以进入的环境中。 悬崖栖息地的评估对这些地区的物种保护至关重要，因为物种分布的基线知识可以指导保护行动，并有助于确定景观保护的优先次序。
无人机采集：使用无人机机械臂采集难以接近的植物
曼巴工具可以让我们通过种子或扦插的方式收集植物材料，这些材料来自我们在上一个模块中识别和绘制的濒危物种。该工具的有效范围远超过 1000 米，即使是最难以到达的地区也可用于管理行动。
有利因素
由经验丰富的机器人工程师开发的这一工具，加快了美国国家热带植物园实地工作人员和植物灭绝预防计划合作伙伴对许多物种的保护。曼巴有一个可更换的头部系统，可根据目标物种和保护所需的材料类型进行定制采集。该装置的许多部件都是三维打印的，具有成本效益和灵活性，可加快开发进程。Mamba 使用现成的无人机部件制造，这也降低了成本，缩短了制造时间。该工具的开发由 P.h.D 学生完成，集成了专为该应用设计的最先进的硬件和软件解决方案。
经验教训
在开展此类项目时，经验丰富的现场工作人员与专业机器人工程师的适当搭配至关重要，因为双方都能提供关键信息，指导开发和有效保护方面的考虑。值得注意的是，开发过程是反复进行的，为测试和修改设计留出了空间，最终部署了功能完善、非常有用的工具。
植物繁殖：通过改进采集技术提高效率
植物一旦采集完毕，就会被转移到我们的养护苗圃进行繁殖，或转移到我们的种子实验室进行存活率测试和储存。我们发现，这些方法的效果越来越好，我们的工作人员很快就能得到新采集的种子和插条。由于这些植物中的许多个体以前并不为人所知，这些行动提高了原地采集的遗传多样性，为环境退化提供了一个安全的场所。
有利因素
以前，植物学家需要攀登这些物种分布的偏远悬崖环境，这使得保护性采集工作既困难又耗时，采集后还要转交给苗圃工作人员进行繁殖。有了曼巴装置，采集工作就能迅速完成，并转移到苗圃。
经验教训
新鲜扦插枝条和种子的繁殖成功率更高。
影响
在部署无人机记录和保护悬崖类群的过去七年中，我们已大幅增加了至少 30 个极度濒危植物物种的已知种群数量。在某些情况下，我们绘制了大量单株植物的分布图，使这些物种的已知种群数量增加了十倍。配合新开发的曼巴采样臂，我们收集了 17 种极度濒危物种，为保护它们提供了帮助。此外，我们还描述了一个新物种（可能是第一个通过无人机采集标本描述的物种），并记录了一系列其他植物学异常现象（范围扩展、岛屿记录和未描述物种）。
受益人
迄今为止，我们的保护人员和工作对象都从这种伙伴关系和技术开发中受益匪浅。该系统改善了许多物种的保护状况，从而修订了物种的优先排序。
此外，请说明您的解决方案的扩展潜力。能否复制或扩展到其他地区或生态系统？
虽然这项技术已在全球几个岛链中得到有效部署，但全球社会仍有更广泛的机会掌握这项技术，并将其部署到自己感兴趣的地区。该系统用户界面友好，对于无人机初学者来说简单易学。未来软件开发的目标是通过自动植物定位或采集进一步简化保护过程。在任何有悬崖的地方，都可以应用这一工具。此外，难以到达的栖息地，如树冠生态系统、植被茂密的热带森林、近海小岛或脆弱的高山栖息地，也可以从这些工具中受益。
全球生物多样性框架 (GBF)
GBF 目标 1 - 规划和管理所有区域，减少生物多样性损失
GBF 目标 4 - 阻止物种灭绝、保护遗传多样性并管理人类与野生动物的冲突
全球生物多样性框架》目标 8--最大限度地减少气候变化对生物多样性的影响并增强复原力
GBF 目标 9：可持续地管理野生物种，造福人类
全球生物多样性框架》目标 14：将生物多样性纳入各级决策过程
全球生物多样性框架》目标 20：加强生物多样性方面的能力建设、技术转让和科技合作
全球生物多样性框架》目标 21：确保知识的可用性和可获取性，以指导生物多样性行动
可持续发展目标
可持续发展目标 9--工业、创新和基础设施
可持续发展目标 13--气候行动
可持续发展目标 15--陆地生活
可持续发展目标 17--目标伙伴关系
故事
向植物学家提供木槿藏品
Ben Nyberg
特有树种木槿（Hibiscadelphus woodii）最初于 1992 年被发现和描述，当时只有四株。不久后，一场山体滑坡导致三株死亡，该物种仅存一株。18 年来，人们尝试了砍伐、嫁接甚至异花授粉等多种保护措施，试图对该树种进行异地保护。该物种始终无法繁殖，当最后一棵树于 2009 年死亡时，我们以为该物种已经灭绝。
2019 年，一个利用无人机技术勘测附近地区难以接近的悬崖环境的项目重新找到了这一物种！遗憾的是，我们发现的生长在 500 米悬崖中央的两株个体完全不在植物学家的绳索范围内。这是一个令人兴奋的发现，但我们在保护该物种方面却无能为力。
当外联机器人公司（Outreach Robotics）的机器人专家得知这一发现后，我们迅速合作开展项目，开发一种基于无人机的工具，帮助从垂直悬崖栖息地采集插条。 在过去的四年里，我们一直在共同开发、迭代新设计，并实地测试实现这一工作所需的机制。虽然 COVID-19 大流行减缓了我们的现场测试速度，但却让我们有更多时间专注于实验室工作，并使我们的工具得到了高度改进，变得稳定、高效，可以随时执行任务。
2024 年 4 月，我们的团队通过直升机进入考艾岛的偏远地区，携带无人机装置和现场工作人员进行采集。无人机和 Mamba 飞到离植物 300 米的地方，成功地从两个已知个体身上采集了插条。这些插条随后由直升机和飞机运送到另一个拥有专门繁殖室的岛屿，以便在苗圃环境中培育这些植物。我们很高兴地向大家报告，这些插条已经生根，现在正安全地在原地生长，这是有史以来的第一次。
我们利用现代技术找到、收集并培育了木槿，希望我们已经阻止了这一物种的灭绝。
植物学专业知识与无人机技术和尖端工程的结合，改变了我们在这些偏远、崎岖、垂直生态系统中的工作方式。
