南極は現在夏で、海岸沿いの気温は氷点下付近を推移しています。デューク大学の海洋生物学者、デイビッド・ジョンストン氏とその同僚たちは、この温暖な気候を利用して、ここ数週間、固定翼ドローンとマルチコプタードローンを海岸線や沿岸海域に飛ばしてきました。
「重要なのは、ドローンに搭載する前にバッテリーを温かく保つことです」とジョンストン氏は言う。「スキーに行くときに使うような一般的なカイロを使います。」
勇敢なドローンは、ペンギンのコロニーやザトウクジラの群れを偵察してきました。野生動物について知るために、生物学者は従来、小型飛行機やヘリコプターを上空に飛ばしたり、衛星画像を詳しく調べたり、徒歩で近づいたりしてきました。しかし、ジョンストン氏をはじめとする科学者たちは、より効果的かつ迅速に調査を行えるのではないかと考え、ドローンの利用にますます注目しています。「ドローンは、有人航空機に代わる、非常に安全で環境に優しく、安価な代替手段となり得ます」と、モントリオールのマギル大学で野生生物学の名誉教授を務めるデビッド・バード氏は述べています。
野生生物学者が一般的に使用するドローンは小型で、比較的手頃な価格帯です。しかし、詳細な写真を撮影したり、サーマルカメラなどのセンサーを搭載したりすることができます。
確かに限界はある。ジョンストンが地球の果てで成功を収めたにもかかわらず、ドローンは過酷な環境に耐えられず、広い範囲を飛行することもできず、場合によっては動物にストレスを与える可能性もある。「私たちはまだ、ドローンで何ができて何ができないのかを模索しているところです」と、スペインのカディス大学とエクアドルのロハ工科大学のマルガリータ・ムレロ・パズマニー氏は語る。
彼らは、ドローンを使って動物の個体数を数え、その行動を追跡できるかどうかを研究しています。ドローンは、密猟者を阻止したり、未踏の地や危険な地域を探索したり、動物を邪魔することなく、彼らの行動をこれまで以上に鮮明に観察したりできるようになるかもしれません。
上から見た景色
ザトウクジラは共同で餌を捕獲し、泡の輪を吹き出して魚やオキアミを囲い込みます。ジョンストン氏と彼のチームは、これらの行動に何頭のクジラが関与しているか、時間の経過とともに同じ役割を担っているか、そして泡の大きさはどれくらいかを観察したいと考えています。「普段は船や陸から見ているので、上空からクジラの行動を実際に視覚化できるのは本当に素晴らしいことです」と彼は言います。
ジョンストン氏とチームは、南極行きの船に乗る前に、ドローンを預け荷物としてチリに持ち込んだ。「ドローンは持ち運びが簡単で、どこにでも持ち運べます」とジョンストン氏は言う。多くの遠隔地には滑走路がないため、上空から動物を間近に観察するにはドローンが唯一の手段となっている。
有人航空機にはもう一つ大きな問題がある。「飛行にはリスクが伴います。大型機で高高度を飛行してこのような研究を行うことはできません。旋回飛行して低空飛行する必要があります」と、アイダホ大学で野生生物生態学の助教授を務めるソフィー・ギルバート氏は言う。「小型機だと問題が起きやすいのです」
実際、野生生物学者の勤務中の死亡原因の第一位は、小型飛行機やヘリコプターの墜落事故です。「野生生物学者のほとんどは、同僚や友人が飛行機やヘリコプターの墜落事故で亡くなったことを知っています。その多くは、巣の調査や動物のカウントなどの職務中に亡くなったのです」とバード氏は言います。
ドローンを飛ばすのは、飛行機に飛び乗ったり、木や崖をよじ登ったりするよりもはるかに安全です。「猛禽類の巣を視察したい場合、木に登るのは常に危険です。ですから、この超安価なドローンを使えば、空から観察することができます」とムレロ・パズマニー氏は言います。
さらに、ドローンは高速です。科学者たちは、ドローンを使えば、そうでなければ見逃してしまうような劇的な出来事を捉えることができます。「離陸からデータ収集開始までわずか10分です。これは非常に便利です。生物学では、非常に短い時間枠で起こる現象もあるからです」と、ムレロ・パズマニー氏は言います。彼女と同僚たちは、ドローンを使ってセビリアでチョウゲンボウの群れの飛行経路を測量しました。すると、鳥たちが穀物を収穫する機械を追っていることが分かりました。収穫機が作業すると、小さな昆虫が追い出されます。ドローンを使えば、研究者たちは鳥たちが餌を探す様子をほぼリアルタイムで追跡できます。
「従来、私たちが得ているような情報を得るには衛星か航空機に頼らざるを得ませんでしたが、それでも解像度は劣っていました」とジョンストン氏は言う。「しかし、ドローンがあれば、いつでも好きな時にこの種の調査を行うことができます。曇り空でない日に衛星が通過するまで待つ必要も、航空機のクルーを編成する必要もありません。」
一方、ドローンはバッテリーの寿命が短く、耐久性は向上しているとはいえ、雨天や強風時には飛行できません。「常に海のことを気にしなければなりません。海水と電子機器は相性が悪いのです」とジョンストン氏は言います。
限界に挑戦
好奇心旺盛な生物学者たちは、ドローンを写真や動画の撮影だけにとどめる必要はありません。彼らはさらに独創的な計画も考案しています。
ドローンは、病気の蔓延状況を監視すべく、空中から微生物を採取するために活用できる可能性があります。研究者がIDタグを付けたい動物に麻酔薬を発射したり、毛、血液、排泄物のサンプルを採取したりすることも可能です。バード氏らは、送信機を装着した鳴鳥からの信号を特定するために、ドローンに無線追跡装置とアンテナを取り付けています。
ムレロ・パズマニー氏は、ドローンをIoT（モノのインターネット）に組み込み、他の種類のセンサーと情報を共有する方法について検討している（例えば、ある機械が大気汚染の急激な増加を検知した場合、ドローンが警告を受けて上空から調査に飛び立つなど）。彼女とチームは、ドローンが飛行中に昆虫を捕獲するトラップの特許も取得している。「他の方法では、高度200メートルで昆虫のサンプルを採取するのは非常に困難です」と彼女は言う。
クジラから個体識別用のDNAを採取するのもかなり難しいですが、これもドローンの活用が考えられます。クジラは呼吸のために水面に浮上する際、噴気孔から唾液、粘液、空気の霧を噴射します。「その唾液にはクジラのDNAが大量に含まれています」とギルバート氏は言います。「クジラの唾液の雲の中をドローンで飛ばし、それがどのクジラなのかを判別するという話もあります。」
ドローンは、送電線をスキャンして感電した鳥を探したり、農作物から害虫を追い払ったりといった実用化も期待できます。密猟者を現場で監視することさえできるかもしれません。南アフリカでは、ムレロ・パズマニー氏とその同僚が、ドローンの映像を使ってサイを探知したり、人間を特定したり、密猟者がよく侵入するフェンスを監視したりできるかどうかを研究しました。ドローンは確かに有用でしたが、強風や大雨の時には役に立ちませんでした。また、ドローンは草原の鮮明な映像を撮影できる一方で、深い森に覆われた地形の映像は判読が難しいという問題もありました。そして、これらの小型ロボットがカバーできる範囲には限りがあります。
「イスラエルほどの広さを持つクルーガー国立公園を、30分も飛行できる小型ドローンを数機飛ばすだけでは管理できません」とムレロ・パズマニー氏は言う。「空に監視の目を置くことはできますが、同時に多くの場所を監視するには、多くの目が必要です。」
それでも、ドローンは、地上に設置されたカメラや銃声を拾うマイク、サイを追跡するパトロールといった他の密猟対策技術を補完するものとして間違いなく役立ちます。公園管理者は、密猟者が保護区に侵入するのをそもそも思いとどまらせるために、ドローンを使用していることを周知させることもできます。「ドローンは解決策ではなく、対策にもう一つ加えるツールです」とムレロ・パズマニー氏は言います。
ドローンを使った人間の観察は、研究者が慎重に検討しなければならない倫理的な問題も提起する。「サイを守ろうとするなら、そこにいるべきではない人間を観察することも当然のことです」とギルバート氏は言う。「ドローンで人間を監視し始めると、プライバシーに関する懸念や、何が侵害的すぎるのかという問題に直面することになります」。近くに住む人々は、監視にあまり乗り気ではないかもしれないと彼女は言う。
もう一つの懸念は、もちろん安全性です。経験豊富なパイロットが操縦しても、ドローンは墜落する可能性があります。多くの場合、ドローンは人口の少ない地域で野生生物の監視に使用されます。「人口がいない場所なので、ドローンが人の頭上に落下するリスクは低いです」とムレロ・パズマニー氏は言います。
それでも、研究者たちは連邦航空局（FAA）の規則に従わなければなりません。南極の無人地帯でさえ、ドローンは遠くまで飛ばすことはできません。「ドローンの使用方法については、かなり厳しい規制があります」とジョンストン氏は言います。「目視外や夜間にドローンを飛行させるのは、いまだに困難です。」
つまり、現時点では、研究用ドローンのミッションの範囲は限られており、非常に広い範囲をカバーすることはできない。
邪魔しないでください
野生動物は、科学者がこっそり近づいたり、頭上を飛んだりすることを嫌がります。ドローンははるかに侵入性が低いことが証明されるかもしれませんが、科学者たちはドローンと動物の間にどれくらいの距離を保つべきか、まだ感覚をつかんでいるところです。
ドローンは小型飛行機やヘリコプターよりも静かです。「しかし、有人飛行機よりも動物にずっと近い距離を飛ばす傾向があるという欠点があります」とギルバート氏は言います。彼はアラスカでアシカや海鳥の個体数を数えるためにドローンを使用する計画を立てています。
ジョンストン氏が調査する海洋生物たちは、この電気音に動揺していないようだ。「私たちの行動を察知するのは非常に難しいんです」と彼は言う。
それでも、動物がストレスを感じているかどうかは、科学者が見た目だけでは判断できないかもしれません。あるチームは、別のプロジェクトのために心拍数モニターを装着した4頭のアメリカクロクマの上空を、比較的低高度でドローンで飛行させました。「クマの心拍数はしばしば非常に高くなっていました。これは、ドローンがクマにストレスを与えていた可能性を示唆しています」とギルバート氏は言います。
しかし、バード氏は、人間がヘリコプターで飛んだり近くを歩いたりした場合、クマの心拍数がどのように変化するかは分かっていないと指摘する。そのため、研究者はより多くの動物を対象に、ドローンと有人航空機によるタグやカウントに対する反応を比較する実験を計画する必要があるだろう。
動物によっては、科学者がどれくらい近づきすぎなのかを容易に判断できる。バード氏と彼の同僚たちは、様々な鳥がドローンにどのように反応するかを研究している。彼らは、ペンギンに少し似た白黒の海鳥で、海を見下ろす崖に巣を作るウミガラスの数を数えるためにドローンを飛ばした。ある時、彼らはドローンが適切な距離を保てないとどうなるかについて、高くつく教訓を得た。着陸予定地点から約90メートル手前で、ドローンがトラブルに見舞われたのだ。
「ドスンという大きな音が聞こえ、回転式ドローンが下向きに回転し始め、元の状態に戻ろうとしました」とバード氏は語る。科学者たちが見守る中、7000ドルもするドローンは海に沈んでいった。「カモメがそれに腹を立てて、ぶつかろうとしたのだろうと推測しました」
ドローンはウミガラスたちと友達になれなかった。ドローンが不運にも壊れる前に、チームは海鳥が巣のすぐそばをロボットが目の高さで飛び去ることを嫌がることを知った。ドローンを見ると、海鳥は巣から飛び立ち、誤って足元の雛鳥や卵を蹴り飛ばしてしまう。すると、空腹のカモメがその混乱に乗じるのだ。「ウミガラスが巣から飛び立つのを見ると、カモメは急降下して餌をゲットするのです」とバード氏は言う。
そこで将来、研究チームはドローンをより高高度で飛行させ、別の種類の海鳥に似せて塗装する予定です。「基本的には無害なカツオドリのように見えるでしょう」とバード氏は言います。
彼はまた、ドローンは動物に歩いて近づくよりも邪魔にならないことにも気づいている。科学者がアジサシと呼ばれる小型海鳥の個体数を調査する場合、通常はコロニーが好む島の上空を何度も往復し、地上に点在する巣の数を数えなければならない。「そうしている間、鳥たちの邪魔をしてしまうんです」とバード氏は言う。「巣から降りて飛び回り、人に糞をしたり頭をつついたりするので、ヘルメットを着用しなければなりませんし、人が巣を踏んでしまうこともあります。」
最初に固定翼ドローンをコロニーの上空約90メートルに飛ばしたところ、ほとんどの鳥が飛び立ちました。2回目の飛行では、目覚めたのは約半分の鳥だけでした。3回目の飛行では、飛び立つ鳥はほとんどいませんでした。これは、ドローンに慣れつつあることを示していました。
3Dミッション
野生生物学者たちはドローンの活用において、軍の戦略を模倣している。「ドローンは、いわゆる『3Dミッション』と呼ばれる、退屈で汚くて危険な任務で重宝されています」とムレロ・パズマニー氏は言う。「おそらく、それは自然保護にも当てはまるのでしょう」
ドローンは、人や飛行機では容易にアクセスできない地形を探査し、研究者が綿密に精査するための膨大な量の写真を迅速かつ安価に収集することができます。ドローンをめぐる規制が進化し続ける中、科学者たちはドローンの活用範囲が拡大することを期待しています。「誰もが納得できる規制が早く整備されればされるほど、より多くの進歩を遂げることができます」と、米国魚類野生生物局と協力して研究者向けの許可手続きの策定に取り組んでいるバード氏は言います。
ドローンはすでに、ピグミーウサギからゾウまで、大小さまざまな動物の観察に活用されています。オランウータンなどの絶滅危惧種の生息地の地図を作成し、病気の蔓延の可能性を調査するためにも活用されています。
科学者たちは、野生生物の調査にドローンをどのように活用するのが最適かを探るため、今も水面（というか、空）で試行錯誤を続けています。しかし、その可能性は目もくらむほどです。「画期的な技術で波の頂点に立つパイオニアのような気分です」とバード氏は言います。「この技術から目を離すことはできません。」
