認真閱讀下面的文章，并思考文末互動提出的問題，嚴格按照互動：你的答案格式在評論區(qū)留言，就有機會獲得由北京大學出版社提供的優(yōu)質科普書籍《宇宙（第二卷）》。

從采集鯨魚鼻涕到捕捉驚人行為，空中無人機正為科學家提供觀察海洋生物的新視角。圖源：Pixabay

2010年，墨西哥灣的“深水地平線”鉆井平臺發(fā)生爆炸，引發(fā)了史上最嚴重的海上石油泄露事故之一。災難發(fā)生后，鯨類學家伊恩·克爾（Iain Kerr）前往該區(qū)域研究漏油事件對抹香鯨的影響，他向鯨群發(fā)射特制飛鏢，采集鉛筆橡皮大小的組織樣本。

但情況并不順利。每當他的船靠近一頭浮出水面換氣的鯨魚時，那家伙總在他抵達前就消失在波濤之下?！拔腋杏X自己像是在玩打地鼠游戲。”他說道。

夜幕降臨之際，一頭鯨魚突然在克爾面前俯沖，將他全身沾滿鯨鼻涕。這次不愉快的經歷，讓這位海洋保護組織“海洋聯(lián)盟”的研究員靈光乍現(xiàn)：是否能夠設法飛越鯨魚上方采集這種鼻涕呢？科學家們能從鯨鼻涕中獲取大量信息，包括鯨魚的DNA序列、性別、是否懷孕以及微生物群落構成。

科學家們通過采集鯨魚的鼻涕，可以獲取大量研究信息。圖源：Pixabay

經過多次實驗，克爾的構想最終演變?yōu)槿缃竦摹氨翘闄C器人”：這種無人機搭載六個培養(yǎng)皿，當鯨魚浮出水面通過噴氣孔呼氣時，它便飛至鯨魚上方采集其鼻涕。如今，這類無人機已在全球范圍部署采集鼻涕樣本，且不僅限于抹香鯨，它們還從藍鯨、海豚等物種身上收集這種具有重要科學價值的黏液?！盁o人機徹底改變了我的生活，”克爾如是說。

可不光是鼻涕

采集鼻涕是無人機研究鯨類的眾多用途之一。在過去10到15年間，無人機技術取得了巨大進步，變得經濟實惠且操作簡便，這為科研人員帶來了便利。俄勒岡州立大學海洋哺乳動物研究所生態(tài)學家約書亞·斯圖爾特（Joshua Stewart）指出，“科學家們正在海洋哺乳動物研究的幾乎每個領域探索無人機的應用價值”。

關鍵在于，無人機減少了需要乘船靠近鯨魚的需求。這意味著對動物的干擾更少，同時對科學家也更安全——畢竟在小型船只上靠近巨型鯨魚可能很危險。無人機相比傳統(tǒng)飛機也具有顯著優(yōu)勢，后者在鯨魚數(shù)據采集領域歷來扮演著重要角色。斯圖爾特指出，使用飛機成本高昂且需要整個機組人員操作，而無人機成本更低、操作更簡便，僅需一兩名操作員即可完成任務。

研究者們通過小型船靠近鯨魚，不僅干擾其生活，同時獲取信息有限。圖源：Pixabay

杜克大學尼古拉斯環(huán)境學院海洋保護生態(tài)學家戴維·約翰斯頓（David Johnston）表示，“無人機讓科學家能夠從一個全新的視角觀察事物”。約翰斯頓指出，“科學家從船上觀察鯨魚的斜向視角，實際上無法提供太多有價值的信息”。而懸停在空中的無人機所提供的全新信息，使研究人員能夠更輕松地測量鯨魚體型、身體狀況和健康水平，通過個體特征識別鯨魚，并開展更多研究工作。

盡管許多無人機研究無需與鯨類密切接觸，但部分科學家正利用無人機向鯨類投放運動及行為追蹤標簽。若不依靠無人機輔助，研究人員必須乘船接近鯨類，通常使用長桿或氣槍將標簽固定在鯨體上。“而無人機只需要掠過鯨魚上方，并釋放帶吸盤的追蹤器”，斯圖爾特解釋道：“吸盤會直接吸附在鯨魚身上?！绷頁?025年8月發(fā)表的研究顯示，無人機還能通過推送吸盤的方式，將追蹤器直接安裝在鯨魚背部。

無人機提供的空中視角正揭示出前所未有的行為模式?？藸柋硎荆骸斑^去五到八年間，我通過無人機觀察到的獨特行為，比此前三十年所見更為豐富?！崩?025年，科學家報告稱部分鯨類會定期用海帶碎片互相梳理——它們將海帶卷繞在同伴身上進行清潔。這一發(fā)現(xiàn)源自華盛頓州海岸拍攝的無人機影像：科學家耗時9小時，記錄了25頭虎鯨的互動行為。

無人機在海洋哺乳動物研究領域具有巨大的應用價值，同時也存在改進的空間。圖源：Freepik

若非借助無人機提供的鳥瞰視角，這種鯨類使用工具的罕見行為幾乎不可能被捕捉到。該研究的作者、華盛頓州星期五港鯨類研究中心的行為生態(tài)學家邁克爾·韋斯（Michael Weiss）表示：“沒有無人機的俯瞰視角，我們可能永遠無法觀察到這種行為。”

盡管無人機為鯨類科學家開辟了無限可能，但仍有改進空間。許多無人機，尤其是小型機，存在電池續(xù)航限制。約翰斯頓指出：“小型無人機飛行時間通常只有45分鐘到1小時，運氣好的話能飛得更久些?！蓖瑫r，多個國家的無人機法規(guī)對無人機限制了飛行范圍——例如在美國，操作員必須確保設備始終在視線范圍內，除非持有特殊許可證。

克爾和其他科學家正在測試更多無人機應用方案，包括解救被漁網纏住的鯨魚。他的團隊正在研發(fā)一種3D打印的金屬切割鉤，無人機可將其投放至漁網。當鯨魚移動時，該裝置便能切開纏繞的漁網。

斯圖爾特表示，伴隨無人機技術的快速發(fā)展，未來的海洋哺乳動物研究范式難以被預測?！叭藗兒茈y想象下一項應用會是什么?！?/p>

作者：Gennaro Tomma

翻譯：zzz

審校：virens

fu

li

shi

jian

今天我們將送出由北京大學出版社提供的《宇宙（第二卷）》。

與第一卷側重探討客觀的自然法則不同，《宇宙》第二卷開創(chuàng)性地將科學、文學、藝術史和文明史融為一體，描寫人類文化中折射出的宇宙，采用宏大的歷史敘事，從地中海時代講到地理大發(fā)現(xiàn)，宛如一部“人類認識自然的史詩”，閱讀體驗更接近讀歷史書，可讀性更強。

【互動問題：你覺得還有哪些技術發(fā)展有助于海洋生物的研究呢？】

請大家嚴格按照互動：問題答案的格式在評論區(qū)留言參與互動，格式不符合要求者無效。

截止到本周四中午12：00，參與互動的留言中點贊數(shù)排名第二、三、五的朋友將獲得我們送出的圖書一套（點贊數(shù)相同的留言記為并列，下一名次序加一，如并列第二之后的讀者記為第三名，以此類推）。

為了保證更多的朋友能夠參與獲獎，過往四期內獲過獎的朋友不能再獲得獎品，名次會依次順延

*本活動僅限于微信平臺

編輯：姬子隰

翻譯內容僅代表作者觀點

不代表中科院物理所立場

掃碼進入“科學與中國”小程序，可觀看以院士科普視頻為代表的優(yōu)秀科普視頻，第一時間獲取中國科學院公眾科學日、科學節(jié)等科普活動報名信息。