الاستشعار البيئي موجود، وتتبع كل شيء بدءًا من حرائق الغابات وحتى الأنواع المهددة بالانقراض

أنت في غابة مورقة. يتسلل ضوء الشمس عبر المظلة الخضراء الزاهية، ويلقي ظلالاً مرقطة على الأرض. ترتفع الأشجار الشاهقة فوق السرخس الرقيق والأزهار البرية والفطر الملون. غزال يتسلل خلف شجيرة. ولكن هناك علامات خفية على التدخل البشري: أجهزة إلكترونية صغيرة تجمع بيانات حيوية عن التهديدات المحتملة مثل الجفاف أو الآفات وتنقلها على بعد أميال.

على الرغم من أن التكنولوجيا تُستخدم منذ فترة طويلة لدراسة الحيوانات والنباتات في الغابات، إلا أنها تتطور بسرعة، حيث أصبحت أصغر حجمًا وأكثر ذكاءً وأكثر ترابطًا. بعض الأجهزة صغيرة جدًا بحيث يمكن وضعها على ورقة واحدة. تقول أولريكه والراب، أستاذة تكنولوجيا الأنظمة الدقيقة: “بالنسبة لمطوري مثل هذه الأجهزة، تمثل الغابة تحديًا جديدًا تمامًا”. هنا، يجب أن تتحمل التكنولوجيا الظروف المتغيرة باستمرار، من درجات الحرارة المتقلبة إلى المطر وتساقط الثلوج، وحتى الكائنات الغريبة، مثل الفئران.

وبمجرد تشغيله، سيقدم الجيل الجديد من الأجهزة الذكية رؤى غير مسبوقة للغابة. يقول والراب: “تقوم الطائرات بدون طيار بالفعل بمراقبة مساحات كبيرة من الغابات، لكنها لا تستطيع تفسير سبب ازدهار إحدى الأشجار وصعوبة أخرى”. “نحن بحاجة إلى فهم ما يحدث على نطاق صغير ومع مرور الوقت.”

تعمل والراب وزملاؤها الباحثون على مجموعة من الأجهزة التي سيتم نشرها من الأرض إلى رؤوس الأشجار، لنقل البيانات من الغابة السوداء في ألمانيا إلى مختبراتهم في جامعة فرايبورج. وفي الوقت نفسه، يركز العلماء والمهندسون في الشركات الأخرى أيضًا على جعل أجهزتهم غير مزعجة، وفي نهاية المطاف، مكتفية ذاتيًا.

مستشعر Silvanet Wildfire

الوقت أمر جوهري عند مكافحة حرائق الغابات. تعمل أجهزة الاستشعار المثبتة على الصناديق على “شم” الغازات المنذرة مثل الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، وتنبه رجال الإطفاء خلال الساعة الأولى – قبل أن تتمكن الأقمار الصناعية أو الكاميرات من اكتشاف النيران المكشوفة. قامت شركة Dryad Networks الألمانية الناشئة ببناء الذكاء الاصطناعي في أجهزة الاستشعار التي تعمل بالطاقة الشمسية للتأكد من قدرتها على التمييز بين الحرائق الحقيقية وشاحنات الديزل المارة على سبيل المثال.

تريفيا

تعمل أجهزة قياس الكثافة الرقمية على تخفيف عمال الغابات من العمل الشاق. مع نمو الأشجار، يتمدد الشريط المطاطي الملتف حول جذعها وينقل البيانات مباشرة إلى الكمبيوتر. يمكن أيضًا ربط الجهاز خفيف الوزن من شركة Treevia البرازيلية الناشئة بالشتلات. ويحتوي أيضًا على مستشعر للرطوبة والحرارة، مما يوفر نظرة ثاقبة للتأثيرات المناخية على المناطق المعاد تشجيرها.

الجارديان

ما الذي يتطلبه الأمر للقبض على قاطعي الأشجار أو الصيادين غير القانونيين؟ الهاتف الذكي هو بداية جيدة. يستمع الهاتف الذكي الذي يعمل بالطاقة الشمسية والمعاد تدويره من Rainforest Connection إلى صوت المناشير أو طلقات الرصاص داخل دائرة نصف قطرها ميل واحد. يتم إرسال التسجيلات إلى السحابة لتحليلها وتنبيه السلطات المحلية في الوقت الفعلي تقريبًا. يوفر هذا الجهاز أيضًا نظرة ثاقبة حول سلوك التوزيع والاتصال بالحيوانات.

الطائرة بدون طيار BiodivX

عندما تتحرك الحيوانات عبر الأشجار، فإنها تتخلص من الحمض النووي من خلال البراز والجلد والشعر. تقوم هذه الطائرة بدون طيار المبتكرة بجمع ما يعرف بالحمض النووي البيئي (eDNA) من الأوراق والفروع – مع جزيئات ملتصقة بشرائطها اللاصقة. وقام علماء من سويسرا ببرمجة الطائرة بدون طيار حتى تتمكن من التنقل بشكل مستقل عبر الغابات الكثيفة والتحوم بثبات حول الفروع لأخذ العينات.

مستشعر الأوراق

قامت والراب وفريقها في جامعة فرايبورغ بتطوير كبسولة زجاجية تقيس تبادل الغازات بين الورقة والمناطق المحيطة بها. ويمكنه اكتشاف مواد كيميائية محددة تنبعث من الأشجار تحت الضغط، على سبيل المثال، في حالة الجفاف أو الإصابة أو المرض. الكبسولة شفافة بحيث يمكن لأشعة الشمس الوصول إلى الورقة دون الإضرار بوظيفتها.

نبات-ه

عندما تكون أشعة الشمس محدودة، يتم تشغيل معظم الأجهزة بواسطة البطاريات. تستفيد شركة Plant-e، وهي شركة هولندية انبثقت من جامعة Wageningen، من عملية طبيعية: تنتج النباتات مواد عضوية من خلال عملية التمثيل الضوئي؛ بعضها يستخدم للنمو، والباقي ينتهي في التربة. تقوم البكتيريا بتفكيك هذه المادة وإطلاق الإلكترونات التي يستخدمها Plant-e لتشغيل أجهزة الاستشعار الخاصة به.

طائرات بدون طيار لإسقاط البذور

ولتوسيع نطاق جهود زراعة الأشجار وتسريعها، قامت العديد من الشركات، بما في ذلك شركة Dendra Systems ومقرها المملكة المتحدة، بتطوير طائرات بدون طيار متطورة. تحوم هذه الطائرات بدون طيار، المحملة بمجموعة من البذور، فوق المناطق المستهدفة وتطلق حمولتها الثمينة. وهذا مفيد بشكل خاص في المناطق النائية التي يصعب على البشر الوصول إليها. ومن خلال تسجيل الموقع الدقيق لمواقع الإسقاط، يمكن لأخصائيي الغابات مراقبة نمو وصحة الأشجار المزروعة حديثًا.

تظهر هذه المقالة في عدد يناير/فبراير 2025 من سلكي مجلة المملكة المتحدة.