Teknologi Eksplorasi Ocean World: Teknologi Canggih MBARI

Pengolah Sampel Lingkungan (ESP) MBARI adalah “lab dalam kaleng” yang mampu mengumpulkan dan menganalisis sampel air. Ilmuwan dan pengelola sumber daya dapat menggunakan ESP untuk melacak racun berbahaya, menilai kualitas air, atau melakukan survei biologis. Gambar: © MBARI

Pengolah Sampel Lingkungan (ESP) MBARI memungkinkan ilmuwan dan pengelola sumber daya memantau kesehatan lingkungan perairan terpencil. Dilengkapi dengan sensor biologis canggih dan koneksi data nirkabel, “lab dalam kaleng” ini mengirimkan data real-time tentang kesehatan sungai, danau, dan habitat laut serta menyimpan sampel untuk studi lebih lanjut.

Pengolah Sampel Lingkungan (ESP) MBARI adalah alat serbaguna yang dapat digunakan di berbagai platform untuk mempelajari kesehatan lingkungan laut dan air tawar. Gambar: Lori Eanes © Akuarium Monterey Bay

Dengan ESP-nya, MBARI merevolusi pemantauan laut dan saluran air negara kita. ESP secara mandiri melakukan analisis tanpa pengawasan manusia secara terus-menerus, menjadikannya alternatif yang efisien dan hemat biaya dibandingkan pengambilan sampel tradisional. Instrumen mutakhir ini membantu para ilmuwan mendeteksi organisme dan racun berbahaya serta menilai kualitas air. ESP juga dapat mengumpulkan DNA lingkungan (eDNA), materi genetik yang ditinggalkan oleh organisme akuatik. eDNA adalah alat yang ampuh untuk menilai dan memantau keanekaragaman hayati.

“MBARI sedang mengembangkan teknologi robotik baru untuk mengukur dan memantau kesehatan lingkungan perairan. Pengolah Sampel Lingkungan kami, atau ESP, adalah pengubah permainan dalam cara kami memantau keanekaragaman hayati dan menilai kualitas air,” kata Jim Birch, direktur SURF Center di MBARI. “ESP memungkinkan kami mengumpulkan data penting dari area yang sulit atau berbahaya bagi manusia, sehingga memungkinkan pemantauan lingkungan yang lebih banyak dan beragam. Ini adalah alat penting bagi para ilmuwan MBARI dan kolaborator kami yang mempelajari kesehatan lingkungan.”

ESP mewakili lebih dari dua dekade inovasi teknik dari tim MBARI. Peneliti kami saat ini menerapkan dua versi ESP. ESP generasi kedua (2G) melakukan pengambilan sampel stasioner dan otonom, deteksi toksin alga secara real-time, serta pengumpulan dan pelestarian eDNA. ESP generasi ketiga (3G) menggabungkan banyak fungsi yang sama tetapi merupakan sistem yang sangat portabel yang dapat dibawa oleh robot otonom, termasuk kendaraan bawah air otonom jarak jauh (LRAUV) MBARI, sehingga cocok untuk studi oseanografi yang lebih kompleks.

Pada tahun 2024, MBARI bermitra dengan berbagai kolaborator, mulai dari manajer sumber daya federal hingga komunitas lokal, untuk memanfaatkan teknologi ESP 2G dan 3G guna mempelajari dan melindungi kesehatan ekosistem air tawar dan laut.

ESP adalah alat serbaguna dan hemat biaya untuk memberikan informasi terperinci dan real-time tentang ekosistem perairan, mengubah cara kita memantau kesehatan laut, danau, dan sungai. Penerapan teknologi ESP dalam berbagai proyek—mulai dari melacak pertumbuhan alga berbahaya di Great Lakes hingga membantu upaya konservasi salmon di California Utara—menunjukkan potensi besar untuk mendukung penelitian ekologi, meningkatkan strategi respons lingkungan, dan memajukan pemantauan keanekaragaman hayati.

“Inovasi teknik MBARI telah mengubah cara kita mempelajari kehidupan di sekitar Teluk Monterey. Kemitraan kami dengan NOAA, USGS, dan lainnya memungkinkan kami untuk berbagi teknologi MBARI dengan para ilmuwan, pengelola sumber daya, pengambil keputusan, dan komunitas di seluruh negeri dan luar negeri,” kata Birch. “Kolaborasi sangat penting untuk mengatasi ancaman yang dihadapi laut dan ekosistem perairan lainnya. Kami terus mencari cara baru untuk mengembangkan ekosistem teknologi ESP dan tidak sabar untuk melihat apa yang akan terjadi.”

Membangun kapasitas untuk teknologi eDNA

MBARI mengundang para peneliti dari seluruh negeri untuk menguji teknologi pengambilan sampel eDNA di Monterey Bay Aquarium dalam upaya menciptakan tolok ukur kinerja standar untuk komunitas riset eDNA. Gambar: Marike Pinsonneault © 2024 MBARI

Pada bulan Juni 2024, Kantor Sains, Teknologi, dan Kebijakan Gedung Putih menerbitkan Strategi eDNA Perairan Nasional, yang merupakan bagian dari upaya yang lebih besar untuk memajukan pengelolaan sumber daya laut dan air tawar yang berkelanjutan. Anggota tim MBARI menyumbangkan keahliannya untuk membantu memajukan dan menginformasikan strategi ini. Rencana ini mengangkat eDNA sebagai alat penting untuk memetakan dan memantau keanekaragaman hayati dan menyerukan peningkatan kolaborasi antara lembaga-lembaga publik dan swasta untuk meningkatkan dan memajukan penelitian dan operasi eDNA.

Memperluas teknologi eDNA untuk memantau dan melindungi ekosistem perairan sangat penting untuk strategi ini. Strategi ini bertujuan untuk menstandardisasi praktik eDNA, meningkatkan pembagian data, dan menetapkan metrik kinerja untuk penggunaan lembaga yang andal dan konsisten. Melalui penelitian kolaboratif dan standar nasional, strategi ini mendukung tujuan konservasi AS dengan menawarkan pendekatan berbasis ilmu pengetahuan dan hemat biaya dalam mengelola dan menjaga sumber daya perairan.

Pada bulan November, MBARI bekerja sama dengan mitra pendidikan dan konservasi kami, Monterey Bay Aquarium, mengadakan eksperimen bagi rekan-rekan kami di bidang teknologi eDNA untuk menguji dan memvalidasi teknologi pengambilan sampel eDNA otonom. Tim Perawatan Hewan Akuarium menyimpan catatan rinci tentang ikan, invertebrata, dan ganggang yang hidup di pameran Hutan Kelp mereka, menjadikannya model ideal untuk menilai kemampuan instrumen dalam mendeteksi penanda genetik dari beragam komunitas kehidupan laut.

Eksperimen ini mengumpulkan data dari instrumen 2G ESP, 3G ESP, dan FIDO MBARI, sampler pasif TorpeDNA dari Cawthron Institute yang diuji melalui kolaborasi penelitian Synchro yang diselenggarakan di MBARI, dan instrumen yang tersedia secara komersial dari Aquatic Labs, Dartmouth Oceans Technologies, Inc., McLane Research Laboratories , Inc., Diagnostik Kelautan, dan Smith-Root.

Kesembilan perangkat tersebut memproses sampel air dari pameran Hutan Kelp sementara para peneliti secara manual mengumpulkan dan menguji sampel air untuk perbandingan. Temuan dari eksperimen ini akan membantu komunitas riset eDNA menciptakan tolok ukur kinerja standar yang memastikan data yang dikumpulkan di berbagai teknologi konsisten. Hal ini akan meningkatkan kemampuan komunitas ilmiah untuk berbagi data dari penilaian keanekaragaman hayati dan meningkatkan pengambilan keputusan untuk lingkungan perairan.