Lennokkiteknologia valloittaa biologisen tutkimuksen

Tutkijoiden hyvä maastokunto ja peräänantamattomuus aineiston keruussa ovat vuosisatoja siivittäneet biologista, ja erityisesti ekologista ympäristötutkimusta. Uusin teknologia on nyt saapunut heikentämään biologien yleiskuntoa, mutta ei onneksi peräänantamattomuutta.

Kauko-ohjattavat UAV-lennokit (UAV = Unmanned Aerial Vehicle) ovat olleet jo pitkään kuuma puheenaihe. Aiemmin keskustelu on keskittynyt lähinnä kuinka niitä voidaan hyödyntää postin ja pizzan jakelussa tai sotilastarkoituksissa. Nyt myös tutkijayhteisö on herännyt lennokeiden luomiin mahdollisuuksiin.

UAV-lennokkina pienkopteri. Lennokkia ohjataan joko kauko-ohjaimella tai sille suunnitellaan automaattinen reitti. © Mia Vehkaoja

UAV-lennokkina pienkopteri. Lennokkia ohjataan joko kauko-ohjaimella tai sille suunnitellaan automaattinen reitti. © Mia Vehkaoja

UAV-lennokit, tai ammattimaisemmin kauko-ohjatut ilma-alukset, ovat miehittämättömiä pienkoptereita ja –lentokoneita, ja niitä ohjataan joko kauko-ohjaimella tai ne ohjelmoidaan automaattisesti lentämään suunniteltu reitti. Lennokilla saadaan kerättyä ilmakuvia ja videota sekä näiden kuvien pohjalta tuotettuja ortokuvia sekä pinta- ja 3D-malleja. Ilmakuvista tehdyt ortokuvat ovat jopa 100-kertaa tarkempia kuin Maanmittauslaitoksen ortokuvat. Maanmittauslaitoksen kuvilla päästään noin 50 cm tarkkuuteen, kun taas lennokkikuvan tarkkuus on 1–10 cm. Lennokilla pystytään havaitsemaan ja laskemaan miltei jokainen kasviyksilö.

UAV-lennokin ottama kuva majavakosteikosta. © Antti Nykänen

UAV-lennokin ottama kuva majavakosteikosta. © Antti Nykänen

Ortokuvien avulla voidaan esimerkiksi laskea avoimen veden ja kasvillisuuden peittosuhteita sekä määritellä alueen kasvillisuusluokkia. Lennokkikuvien avulla kasvillisuustyyppien luokittelu pääsee aivan uusiin ulottuvuuksiin. Aiemmin ortokuvilla on voitu luokitella kasvillisuus hyvin karkeasti; puusto-, pensaikko- ja varvikkokategorioihin. Nyt kasvillisuusluokituksessa päästään heimo- ja usein jopa sukutason määrityksiin.

UAV-lennokin ilmakuvista rakennettu ortokuva kosteikosta. © Antti Nykänen

UAV-lennokin ilmakuvista rakennettu ortokuva kosteikosta. © Antti Nykänen

UAV-lennokkeja voidaan hyödyntää myös riistaeläinlaskennoissa. Niillä saadaan helposti ja nopeasti laskettua esimerkiksi sorsien tai hanhien määrät isolta alueelta. Toisaalta ne myös mahdollistavat petolintujen pesien havaitsemisen ilmasta käsin, mikä on huomattavasti vaarattomampaa ja nopeampaa (ihmisen ei tarvitse kiivetä korkeaan puuhun) sekä itse lintua vähemmän stressaavampi laskentamuoto. Lisäksi lennokkeihin voidaan liittää muun muassa lämpökamera, jolloin puustoisestakin maastosta saadaan laskettua maanisäkkäitä kuten kauriita. Yhdysvalloissa ja Saksassa UAV-lennokkeja on jo käytetty nisäkäspopulaatioiden laskentaan. Erityisen tehokkaita ne ovat vähintään jäniksen kokoisille eläimille.

UAV-lennokit ovat varmasti tulleet jäädäkseen ja niiden käyttö tutkimuksen apuna tulee tulevaisuudessa vain monipuolistumaan. Tutkijoiden on vain otettava tiukka ote istuimistaan ja annettava mielikuvituksen tehdä tehtävänsä.

Mainokset

Lentävät ja rapisevat – miten metsähyönteisiä tutkitaan

Hyönteisten tutkiminen on mielenkiintoista mutta haastavaa. Määrittäminen vaatii lähes

wetland-ecology-group_university-of-helsinki_koivunmantokuoriainen

Koivunmantokuoriaisen esiintymisen voi havaita tunnusomaisen syöntikuvion perusteella. ©Stella Thompson

aina yksilöiden pyydystämistä, tosin joitain lajeja voi tunnistaa esimerkiksi niiden puunrunkoon jättämien syömäjälkien perusteella kuten koivunmantokuoriaisen (Scolytus ratzeburgi). Jos alueen hyönteislajistoa halutaan kartoittaa, on kuitenkin pääsääntöisesti tarpeen käyttää eri tarkoituksiin soveltuvia pyydyksiä. Esimerkiksi perhosia pyydetään valorysillä öiseen aikaan ja joidenkin suojeltavien lajien esiintymistä selvitetään feromoniansoilla, joihin laitetaan täkyksi keinotekoisesti tuotettua houkutinainetta. Ansoja voidaan kaivaa maantasolle, kiinnittää onttoihin puunrunkoihin tai nostaa korkealle puun latvustoon.

Väitöstutkimukseni aikana kartoitan majavien vaikutuksia kovakuoriaisten esiintymiseen. Tutkimuskysymyksiä on useita: esiintyykö majavien tulva-alueilla erilainen lajisto kuin muualla, vaikuttaako tulva-alueiden lisääntynyt kosteus ja paahteisuus lajistoon ja edistävätkö tai vähentävätkö majava-alueet mahdollisia metsätuholaislajeja ja/tai suojeltavia lajeja. Tutkimukseni yhdistää siis mielenkiintoisella tavalla riistaeläimen, jolla on laaja-alaisia vaikutuksia ympäristössään, ja kovakuoriaisia, joista moni on vähentynyt metsissä ja kaipaa nykyään suojelua. Majavan tulva ja puun jyrsintä voi paikallisesti häiritä metsänomistajia, mutta tutkimuksessani selvitän edistääkö tai haittaako majava metsien tuhohyönteisiä. Riista- ja hyönteistutkimuksen yhdistäminen on varsin jännää, ja tuottaa lisätietoa jonka avulla voimme tulevaisuudessa päättää metsähyönteisten suojelusta, majavakantojen hoidosta ja jopa majavalajien käytöstä ennallistamisen välineinä.

Ikkunapyydykset ovat suosittuja ansoja, joiden avulla saadaan kartoitettua laajasti alueen lajistoa. Niiden avulla ei pyydystetä tietyntyyppisiä hyönteisiä, vaan niihin mönkii tai lentää hyvin laaja kirjo erilaisia selkärangattomia kaksisiipisistä valeskorpioneihin ja pistiäisistä kovakuoriaisiin. Ikkunapyydyksen idea on hyvin yksinkertainen: ansa kiinnitetään puunrungolle tai roikkumaan kahden puun väliin. Hyönteiset kävelevät tai lentävät päin pyydyksen muovipleksiä, ja putoavat siitä pyydyksen alaosan säiliöön. Säiliössä on vettä, tiskiainetta ja suolaa. Hyönteiset eivät pääse tiskiaineen vuoksi lentoon vaan hukkuvat veteen, ja suola säilöö ne siihen saakka kunnes ansa käydään tyhjentämässä. Pyydys käydään tyhjentämässä noin kerran kuussa. Minulla on pyydyksiä maastossa 120, eli joka kesä näytepurkkeja kasaantuu noin 600 kappaletta.

Valitettavasti ikkunapyydyksiin voi joskus eksyä myös muita eliöitä. Oman tutkimukseni aikana ansaan on joutunut muutamia sisiliskoja ja yksi lepakko. Tämä harmittaa aina kovasti, koska turhaan kuollut laji ei edistä tutkimusta tai tiedettä. Samoin harmittavat tilanteet, joissa pyydyksen on tietämättään kiinnittänyt puunrunkoon jota muurahaisyhdyskunta käyttää reittinään. Tällöin pyydykseen voi hukkua satoja tai jopa tuhansia muurahaisia. Oma tutkimukseni keskittyy kovakuoriaisiin, joten muurahaisten kuolema on tässä tilanteessa täysin turhaa. Onneksi näin ei kuitenkaan tapahdu usein.

Tyhjentämisen jälkeen näytteestä etsitään mikroskoopin avulla haluttuja hyönteisiä. Seuraavaksi ne tunnistetaan tarpeelliselle tasolle. Joskus heimon tietäminen riittää, joskus taas yksilöt on tunnistettava lajilleen, jotta voidaan tehdä esimerkiksi riittävän tarkkoja suojelupäätöksiä tai saada lajien käyttäytymisestä uutta tietoa. Lahkosta, heimosta ja suvusta riippuen tunnistaminen tapahtuu eri ruumiinosien perusteella, muun muassa kovakuoriaisilla tärkeitä ruumiinosia ovat nilkat ja sukuelimet.

Välillä vastaan tulee puutteellisesti tunnettuja lajeja. Myös tunnistamisen työkalu, määrityskaavat, ovat toisinaan keskeneräisiä. Esimerkiksi Suomessa tavattavien lyhytsiipisten heimon paras määrityskaava on toistaiseksi saksankielinen, ja monilla heimoilla täydellisimmät kaavat ovat venäjäksi. Kuluva kesä on aineistonkeruuni viimeinen, joten seuraavaksi edessä on heimojen ja lajien tunnistaminen. Tässä vaiheessa kiittelenkin yläasteen ja lukion saksan kielen kursseja. Uutena aluevaltauksena lienee seuraavaksi venäjän sanasto.