一种有毒的杂草威胁着康涅狄格河学生们创造了一种装置来共同努力根除它
2026-02-08 15:03

一种有毒的杂草威胁着康涅狄格河学生们创造了一种装置来共同努力根除它

  

  

  哈特福德,康涅狄格州——入侵的水草水藻对康涅狄格河下游造成了数百万美元的威胁,这引起了全国各地的关注,科学家们正在研究控制它的方法。

  现在,来自波士顿东北大学(Northeastern University)的一群工程专业学生正在开发一种远程追踪其传播的方法,这项任务迄今为止已经耗费了新成立的、人员稀少的国家水生入侵物种办公室(Office of Aquatic Invasive Species)两年的时间。

  “水螅猎人”(Hydrilla Hunter)被学生们命名为“水螅猎人”(Hydrilla Hunter),这是一艘小型遥控机器人船,配有精密的水下摄像机,可以区分水螅和其他水生植物,绘制水螅的位置,并将坐标传递给该州的科学团队。

  “我很高兴我们只是在提高人们对它的认识,”机械工程专业的大四学生里亚·森(Riya Sen)说,她是构思这个项目的12人学生团队的一员,现在正在完成这个项目。

  水螅的相关菌株在其他地方,特别是在南方,已经成为一个问题。但是康涅狄格菌株在不到20年前出现在当地,并从斯普林菲尔德以南到靠近河口的埃塞克斯,沿着河岸、小溪、海湾和支流爆发。

  科学家们认为水螅是作为一种装饰性的水族馆植物来到康涅狄格的,是由处理宠物鱼的家庭引入这条河的。整个夏天,它会形成难以穿透的,一英亩大小的杂草。垂钓者无法将鱼钩穿过它,它会污染并使船只发动机熄火,皮划艇运动员也无法穿透它。在一些地区,比如米德尔敦的马塔巴塞特河(Mattabassett River)周围,它可以减缓河水流速,创造巨大的蚊子滋生地。税务人员担心它会影响滨水物业的价值,码头所有者也在花钱为客户疏通渠道。

  康涅狄格农业实验站是入侵物种办公室的一部分,它在人员和资金方面的抗水螅努力受到限制。利用两艘船和装有全球定位软件的笔记本电脑,国家科学家今年完成了为期两年的努力,绘制了水螅的范围和密度。

  根据该州的地图,美国陆军工程兵团去年夏天开始用染料测量河流流量和水流,作为明年夏天测试水蛭丰富地区是否可以用除草剂控制的计划的初步步骤。

  这正是东北大学的学生们认为他们可以提供帮助的地方。

  这条河现在看起来好像没有水螅虫,因为每年秋天,成群的植物从底部脱落,分裂成碎片,向南漂流到长岛湾。由于康涅狄格河的水螅被认为会在碎片下沉并形成新植物时繁殖,预计明年夏天这种杂草会以更大的力量卷土重来。

  这意味着需要连续映射。这就是东北大学的学生们所说的Hydrilla Hunter这样的设备的用途。

  机械工程专业的学生、团队成员丹·辛普森(Dan Simpson)说:“我们正在努力寻找早期阶段的水螅,不是在它完全长大的时候,也不是在它能堵塞我们的马达的时候,而是在它刚萌芽的时候。”“这样,当它扫过一个区域时,它可以通知人们,这样他们就可以想办法清除它。”

  这个项目是学生获得工程学位必须满足的要求。它将机械、电气和计算机工程专业的学生聚集在一起。去年夏天,电气和计算机工程专业的学生丽莎·伯恩和机械工程师杰西卡·希利一起开发了这个概念。

  该装置的核心是一个高光谱相机,它能够区分特定植物特有的不同波长的光。这意味着摄像机可以通过水螅反射的光的波长从所有其他水生植物中挑选水螅。

  “每种植物都有自己的光谱特征,”伯恩说。“这是它在不同波长的光下的反射率。由于植物中叶绿素的含量,在某些波长更容易区分植物。”

  相机被挂在飞船下方——联邦法规要求学生们在飞船上安装行车灯——并微微前倾,以便在自然光下工作。它由一组电动螺旋桨推进。在遥控的作用下,飞行器可以向前、侧向、反向移动,而且它的转弯半径为零。

  通过它的地理定位软件,它可以被编程来测量一个特定的区域,并在发现水螅时向科学家发送坐标。

  希利表示,该设备是半自主的,这意味着它需要人类的密切监督。

  希利说:“如果出了问题,还有一些保险措施。”

  “但这意味着要协同工作,所以它仍然需要一些人工帮助。主要目标是减少手工工作量。船上的人越来越少了。”希利说。“你可以把它送到一个地方做一些事情,而你去另一个地方做一些不同的事情。它目前有90分钟的运行时间,所以它可以发送和重新收集。”

  学生们说,Hydrilla Hunter仍然是一个需要进一步测试和完善的开发工作。某些部件可能必须用其他部件替换。他们希望今年冬天把它带到康涅狄格州进行测试。

  东北大学电气和计算机工程教授查尔斯·迪马齐奥说,这个概念是合理的,只要稍加修改,政府就可以使用它或类似的设备来发现各种有害的植被。

  迪马齐奥说:“我认为他们完全可以接受这项技术。”“首先,他们必须做一些实验,尝试并改进它,以降低成本,提高性能,延长它的使用时间。我认为他们真的需要考虑让它对其他州的其他物种更有用,以分散投资。

  他说:“但我认为,以相对较低的成本制造出一种非常容易使用的东西是非常可行的。”

  Greg Bugbee是康涅狄格州反水螅运动的负责人,他说他已经咨询了东北大学的学生,正在等待更多关于水螅猎人的证据。

  “这是一个开始,”他说。

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