Oceanografer och ingenjörer vid University of California San Diego samarbetade för att modifiera ett vanligt fysiskt oceanografiinstrument för att kunna avbilda zooplankton när det glider genom havet.

Roboten, dubbad Zooglider, använder som sin plattform ett Scripps-utvecklat segelflygplan som kallas Spray. Ohman och Scripps instrumentutvecklare utrustade de torpedformade Spray-glidflygplanen med en kamera (kallad Zoocam) och en enhet som forskare kallar Zonar som samlar in akustisk data om zooplankton – fritt drivande mikroskopiska marina djur – på samma sätt som ett sonarinstrument. Detta lovar en ovärderlig bild av hur det marina livet reagerar på klimatförändringarna.

Medförfattaren Jeffrey Ellen från UC San Diego's Jacobs School of Engineering skapar metoder med vilka Zooglider-bilddata kan analyseras genom maskininlärning.

Zooglider kan ta bilder av djurplankton var femte centimeter (två tum) till 400 meters djup (1, 300 fot) eller mer när den leder havsvatten in i en provtagningstunnel ombord. Det nya instrumentet representerar ett genombrott genom att det möjliggör observationer av mikroskopiskt liv i dess livsmiljö och ger information om det livet i rumslig kontext. Detta främjar forskarnas förmåga att skaffa kvantitativa data om mikroskopiskt liv inom definierade områden, en grundläggande strävan av biologiska oceanografer som studerar hur marina organismer interagerar med och påverkas av omgivningens fysik och kemi.

"Nästan alla större processer i havet – kolkretslopp, fiskeriproduktion, skadliga algblomningar, havsförsurning, deoxygenation - är direkt kopplade till de fritt drivande djuren i det öppna havet, djurplanktonet, ", sa Scripps biologiska oceanograf Mark Ohman. "Detta är vårt första fönster på deras värld genom ett helt autonomt fordon. Vi är glada över de nya möjligheter Zooglider erbjuder för att visualisera och förstå dessa organismer, oberörd i sin naturliga miljö."

Data som samlas in av Zooglider kommer att ge kunskap om djurplanktondynamik som ger indirekt information om det växtplankton som djurplankton livnär sig på och om de organismer som livnär sig på djurplankton.

En beskrivning av instrumentet finns i januarinumret 2019 av tidskriften Limnologi och oceanografi:Metoder .

Fysiska oceanografer och ingenjörer ledda av Scripps Russ Davis utvecklade Spray-glidern med början i slutet av 1990-talet. Den två meter (6,5 fot) långa roboten, som kan programmeras från en mobiltelefon, har använts för att upptäcka och övervaka El Niño-förhållanden utanför Kalifornien, oljeutsläpp i Mexikanska golfen, och strömmar i Salomonsjön. Sprayglidare är programmerade att köra längs transekter, dykning och återuppbyggnad av gungbräda eftersom deras flytförmåga manipuleras av inre blåsor. Medan på ytan, segelflygplanen överför data tillbaka till forskare.

Ohman, Davis, utvecklingsingenjör Jeff Sherman och andra lade till ett optiskt sensorpaket och ekolodssystem till Zooglider. Författarna sa att de valde Spray som en plattform framför andra typer av marina instrument på grund av dess förmåga att minimera strömförbrukningen och stanna i havet i perioder på 50 dagar eller mer med tillägg av mer komplexa sensorer. Också, dess design orsakar minsta möjliga störning av de mikroskopiska samhällen som den observerar.

"Mark [Ohman] hade en fantastisk idé att bära en mycket förstorad kamera i övre havet på glidflygplan för att observera djurplanktonet och Jeff [Sherman] och jag hade en fantastisk tid att designa den långa brännvidden Zoocam och montera den på ett Spray-glidplan för att göra Zooglider, "Ännu mer glädjande var att se hur nya fakta om djurplanktonbeteende härleddes från dess data."