Följande är en svensk bearbetning av en artikel från forskningstidskriften mongabay.com
Stora skogsområden har skövlats genom avverkning, försämrats genom en rad andra mänskliga aktiviteter, ätits upp av skogsbränder och härjats av invasiva insekter. Att återställa dessa skogar är avgörande för att hejda den globala klimatförändringen och rädda vilda arter från utrotningens brant. Men den utmaning vi står inför är enorm och tiden är knapp.
Även om vissa skogar kan återhämta sig naturligt med rätt skydd och stöd, behöver andra mer intensiv hjälp i form av återplantering. Detta behov har gett upphov till kraftigt marknadsförda trädplanteringsprojekt som tar sig an utmaningen manuellt genom att skicka ut tusentals frivilliga på fältet för att plantera småplantor för hand, en efter en.
Även om dessa insatser är inspirerande är de också arbetsintensiva och besvärliga att organisera, och de kan inte nå ut till skadad mark som är otillgänglig via väg eller där volontärerna är få. Ännu viktigare är att de inte kan åstadkomma återbeskogning på den planetomfattande skala eller tidsram som krävs för att ta itu med klimatkrisen och den biologiska mångfalden och uppfylla internationella återbeskogningsmål.
Oavsett vilka metoder mänskligheten väljer för att återställa miljontals hektar förlorad och förstörd skog under 2000-talet, kommer det att krävas en herkulisk insats. Men i brist på Hercules verkar det som om robotar kan klara av jobbet.
Företag inom drönarsådd visar vägen
Drönarsådd med den senaste robottekniken – som levererar utsäde direkt till de platser där det behövs – är en högteknologisk lösning som får allt större genomslag.
Tidiga konstruktioner krävde att varje drönare fjärrstyrdes av en erfaren drönarpilot. Nyare drönare kan självständigt släppa frön längs en fördefinierad rutt och arbeta tillsammans i en ”svärm” som styrs av en enda mänsklig övervakare. Detta framsteg inom artificiell intelligens förändrar spelplanen för återplantering av skog på avlägsna och otillgängliga platser.
Företag som sysslar med sådd från luften – vissa utvecklar egna versioner av robotteknik, andra anpassar kommersiellt tillgängliga modeller – dyker upp i industriländerna, men användningen av sådddrönare har ännu inte riktigt slagit igenom i tropikerna och på andra håll i utvecklingsländerna.
Mast Reforestation, ett företag baserat i Seattle, Washington, fokuserar sitt drönarsåddsprogram på Nordamerikas brandhärjade barrskogar. Varje storskalig skogsbrand är ”ett så stort steg bakåt”, säger Matthew Aghai, Masts vice VD för forskning och utveckling. Och ”vi har fortfarande inga skalbara verktyg för att hantera dem.” Mast ser sig själv som en del av denna uppskalningsprocess.
När företaget grundades 2015, då under namnet DroneSeed, fanns det inga kommersiellt tillgängliga drönare som var lämpliga för jobbet. Så företaget skapade sin egen drönardesign. ”Vi byggde skräddarsydda flygplan som var enorma”, minns Aghai. De var faktiskt så stora och sofistikerade i sin design att företaget behövde samarbeta med den amerikanska luftfartsmyndigheten för att ta fram regler som skulle säkerställa att drönarsådden gick smidigt och säkert.
År 2022 kombinerade Mast Reforestation drönarsådd med manuell plantering av plantor i återbeskogningsprojektet Henry Creek, som återbeskogade cirka 121 hektar i västra Oregon, USA. Företaget förutspår att projektet kommer att avlägsna mer än 200 000 ton koldioxid från atmosfären under de kommande 200 åren.
I Australien har AirSeed Technologies som mål att återställa naturskogar som avverkats, eldhärjats och översvämmats. ”Det finns en enorm mängd mark i Australien som är mogen för restaurering”, säger Charlotte Mills, chefsekolog på AirSeed. Men ”vanliga [manuella] metoder är otillräckliga för att klara utmaningen i stor skala.”
Företaget har utvecklat specialiserade sådddrönare utrustade med artificiell intelligens för att påskynda och skala upp återplanteringsprocessen. AirSeeds drönare kan plantera frön 25 gånger snabbare än manuellt planterade plantor och släppa upp till 40 000 frökapslar per dag i avlägsna, farliga och otillgängliga områden. Företagets mål är att släppa 100 miljoner frökapslar per år senast 2024.
AirSeed samarbetade nyligen med MidCoast Council i Australien för att återställa koalahabitat som gått förlorade i skogsbränder i Cattai-våtmarkerna i New South Wales. Med hjälp av sina drönare släppte de frön för träskmahogny, en viktig inhemsk födoväxt för dessa utsatta pungdjur. De testar också sin teknik för att återskapa översvämningsskadade skogar i Lismore, New South Wales.
Företag och frivilligorganisationer runt om i världen använder drönare för att återplantera skog på skadad mark. Det brittiska miljöteknikföretaget Dendra Systems använder drönare för att sprida frön snabbare och säkrare i avlägsna områden. Nyligen samarbetade man med Världsnaturfonden i Australien, den australiensiska regeringen och Turner Family Foundation för att återplantera mer än 20 000 hektar förstörda skogar i Australien.
I Afrika använder World Vision Kenya, i samarbete med Kenya Flying Labs, drönare för att plantera inhemska träd på förstörda marker i Tana River County. Drönarföretaget Seedcopter är pionjär inom drönarsådd för att återställa Indiens skogar, och i Kanada använder Flashforest drönare för att återställa skogar som härjats av skogsbränder. Det spanska icke-vinstdrivande företaget Dronecoria producerar skogsteknik med öppen källkod, bland annat drönare för sådd och maskiner för fröbeläggning.
Effektivisering av återbeskogningsprocessen
Sådd från luften är fortfarande i sin linda, men vissa entreprenörer hoppas att drönare kommer att revolutionera arbetet med återplantering av skog. Forskare och företag har redan gjort stora framsteg när det gäller att göra dessa robottekniker mer effektiva och kostnadseffektiva, men det finns stora utmaningar med att skala upp dessa verksamheter ytterligare.
Stora logistik- och infrastrukturfrågor måste särskilt tas upp. För alla trädplanteringsprojekt, men särskilt för flygsåddsprojekt som måste övervinna låga grobarhetsgrader, måste källor hittas eller skapas för stora mängder frön från olika inhemska arter. Det är bara det första steget i en lång och komplex försörjningskedja för återplantering av skog. När fröna har samlats in måste de lagras på rätt sätt och sedan transporteras oskadda till startpunkten.
Tillgången på frö är fortfarande ett stort hinder för storskalig återplantering av skog, oavsett om det sker genom drönarsådd eller genom manuell plantering av plantor. ”Frö är en begränsad resurs; det är bäst att använda det på ett konservativt sätt”, förklarar Mills.
Det krävs enorma mängder frön för att återplantera skog i stor skala. Uppskattningar visar att det skulle krävas mellan 8 och 45 miljarder frön för att återplantera cirka 10 miljoner hektar förlorad och skadad skog i västra USA. Över hela USA har privata och offentliga fröbanker som är avsedda för allmän återplantering ”ungefär tre till fem års fröer innan vi tar slut”, säger Aghai.
Han betonar den nyckelroll som insamling av kvalitetsfrön i stor skala måste spela i ett globalt återbeskogningsarbete: ”Allt börjar med frön, eftersom det är ditt genetiska material”, konstaterar Aghai.
Att bygga upp en välutvecklad fröförsörjningskedja är avgörande för storskalig drönarplantering, men det är också viktigt att noggrant förbereda platser för återplantering av skog. När en planteringsplats har valts ut besöker Australiens AirSeed-team platsen för att kartlägga terrängen, bestämma markkvaliteten och befintlig vegetation samt ta högupplösta landskapsbilder från luften, vilket hjälper företaget att utveckla en återplanteringsplan. ”De inledande kartläggningsbilderna är avgörande för planeringen av våra planteringsuppdrag”, konstaterar Mills.
Ingredienser för framgång
När det gäller fröer är robotar fortfarande inte lika effektiva som en entusiastisk volontär med en spade. Frön som släpps av drönare eller andra luftfarkoster lyckas mycket sämre än plantor som planteras manuellt.
”En av de stora utmaningarna med drönarsådd är den låga grobarheten”, säger Lining Yao, maskiningenjör vid Carnegie Mellon University. En låg grobarhet kan bero på många faktorer, bland annat att fröna faller ner på dålig jord, att de angrips av fåglar och insekter samt att fröna förvaras eller hanteras felaktigt innan de planteras.
En annan stor utmaning: behovet av att samtidigt sprida frön från en mängd olika växtarter för att uppnå en mer naturlig skog med större biologisk mångfald. ”Det är en enorm utmaning att skapa design [för flygsådd] som kan plantera över hela spektrumet av frötyper”, förklarar Mills. Det finns ”en enorm variation i storlek, form, massa och yttre egenskaper hos de frön som dessa växter producerar.” Många typer av frön måste samlas ihop innan de planteras, och varje art har sannolikt olika hanteringskrav.
Logistik för fröer före plantering gör också drönarsådd svår, eftersom många frön har specifika, och ibland komplexa, krav på viloläge för att uppnå framgångsrik groning. Till exempel producerar många växter i tempererade klimat frön som faller från trädet på hösten och övervintrar innan de gror på våren.
För att simulera dessa naturliga förhållanden måste drönarföretag, forskare och restauratörer utveckla ”mekanisk eller kemisk intervention, eller en skiktningsperiod där du har en morfofysiologisk vila som kräver fukt och temperatur [standarder] under en tidsperiod för att väcka fröet igen”, säger Aghai.
”Vi vill öka sannolikheten för att ett enskilt frö omvandlas till en etablerad planta”, säger Aghai. ”Det är en övning i biomimik.” Mast Reforestation anpassade inledningsvis sina såddmetoder till de specifika groningskraven för arter som är inhemska och ekologiskt viktiga i de tempererade skogarna i västra USA, där företaget arbetar, till exempel ponderosa-tall och douglasgran.
Tidpunkten för fröspridning är också avgörande. I västra USA är till exempel den optimala såddperioden för barrträd sen höst, när det kommer att finnas tillräckligt med nederbörd för att fröna ska bryta sin vila, gro och frodas – även om den tidpunkten kan förändras när klimatförändringarna utvecklas.
Maximera varje frös chanser
Efter att ha samlat in frön följer Mast Reforestation upp med en simulerad viloperiod och laddar sedan försiktigt de förberedda fröna i specialbyggda frökapslar som företaget kallar ”puckar”. Varje puck innehåller frön tillsammans med en blandning av komprimerade naturfibrer, mineraler och andra näringsämnen som utformats för att ”skapa en lämplig mikromiljö … mycket lik den där ett frö skulle falla och gro mest optimalt”, förklarar Aghai.
Puckarna transporteras till startplatsen för återbeskogningen tillsammans med drönare och planteringsgruppen, som består av professionella drönarpiloter och visuella observatörer. ”Det ser ut som i en Formel 1-depå”, skämtar Aghai, ”förutom att vi befinner oss på en bergssida som härjats av skogsbränder.”
Varje drönare lyfter, lastad med puckar, släpper dem över en fördefinierad rutt och återvänder sedan för omlastning. Ju snabbare teamet kan lasta om, desto effektivare blir planteringsprojektet. ”Det är något av en orkestrering”, tillägger Aghai.
De redan genomförda drönarundersökningarna av platsen gör det möjligt för teamet att skapa en färdplan som sådddrönarna följer. ”De går i princip ut dit beväpnade med en uppdragsplan för att släppa dessa puckar på en mycket specifik plats baserat på ett recept som skrivits ut av en restaureringsexpert”, förklarar han.
AirSeed har också utformat anpassade bärare för att ge plantor en bra start i livet. ”AirSeeds bioteknik för frökapslar innehåller produkter med mikrobiella, näringsrika och koldioxidlagrande egenskaper”, säger Mills. Varje ingrediens kan skräddarsys efter arten för att säkerställa ”bästa möjliga grobarhet … och bästa möjliga överlevnadschans för de resulterande plantorna”. Frökapselns extra vikt minskar också risken för att fröna ska blåsa iväg från platsen med vinden.
Vissa flygande robotar har nu till och med en extra effekt: AirSeeds kapslar innehåller en kolladdning som deponeras i marken när de landar. ”Det innebär att vår [sådd]lösning har den unika förmågan att både bromsa skadorna på jorden genom att binda koldioxid och läka de skador som redan har orsakats på skogarna”, förklarar Mills.
Smarta utsädesbärare
Forskare utformar nya metoder för att öka grobarheten hos frön som släpps av drönare. Yao och hennes team vid Carnegie Mellon University har utvecklat en självgrävande fröbärare som efter att ha spridits av en drönare försiktigt kan borra ner varje frö i jorden. Bäraren har inspirerats av strukturen hos frön från Erodium-växter och kräver inget batteripaket; den nedgrävande effekten genereras av själva materialets form.
”Den upprullade kroppen sträcker ut sig vid regn, vilket skapar en nedåtriktad tryckkraft som gör att spetsen själv kan gräva ner sig i jorden”, förklarar Yao. Att gräva ner fröet, snarare än att låta det ligga kvar ovanpå jorden, kan skydda det ”från vind, torka eller fåglar”, säger hon. Även om det här systemet ännu inte är redo för massproduktion har designen gett lovande resultat i laboratorie- och fälttester.
Övervakning blir avgörande efter plantering, eftersom det ger tillväxtdata som kan förbättra drönarsåddstekniken och resultaten. Att göra detaljerade långsiktiga observationer i stor skala är dock fortfarande en formidabel budget- och logistikutmaning, särskilt på de avlägsna platser där drönarsådd är mest effektiv. Varje AirSeed-pod är GPS-märkt, vilket gör att teamet kan återvända till en exakt plats för att övervaka plantorna från plantering till mognad.
Framtidens globala robotskogsbruk
Utvecklingen av drönare har gått mycket snabbt, många tekniska hinder har övervunnits och drönare har blivit en hållbar lösning för storskaliga återbeskogningsprojekt. ”Drönare är en viktig del av verktygslådan för restaurering”, förklarar Mills, och de gör att målet att ”restaurera och återplantera all skadad mark inom räckhåll”.
Naturligtvis återstår stora utmaningar, och förespråkarna för drönare är överens om att sådd från luften inte är rätt lösning för alla återbeskogningsprojekt. ”Syftet med sådd från luften är enligt min mening att lägga till ytterligare ett verktyg i verktygslådan för den som arbetar med återbeskogning eller restaurering”, säger Aghai.
Vad som är viktigt, tillägger han, är att vara ”utomordentligt noggrann och fokuserad på var tekniken faktiskt kan tillämpas framgångsrikt idag”. Det är därför Mast hittills har fokuserat sina insatser främst på tempererade barrskogar i Nordamerika.
Att tillämpa denna robotteknik på återplantering av skog i utvecklingsländer i tropiska klimat, med deras överväldigande komplexitet av trädarter och ibland begränsade infrastruktur, är extremt utmanande, säger experterna. Storskalig precisionssådd med drönare som Masts är ”egentligen en industriell lösning för den utvecklade världen”, säger Aghai, och kräver omfattande utbildning, energiinfrastruktur och tillgång till professionella drönarmekaniker.
Lägg därtill att mänskligheten saknar kunskap om de flesta av världens 73 000 trädarter – en kunskapslucka som är särskilt stor i tropikerna där avskogningen är omfattande och behovet av återplantering av skog akut. Det finns uppskattningsvis 12 500 trädarter bara i Amazonas.
Att generera de gigantiska fröresurser och den infrastruktur som behövs för att förse stora skvadroner med drönare för att återbefolka ödelagda skogar runt om i världen är fortfarande en herkulisk uppgift som är utom räckhåll för tillfället. Men med tanke på de framsteg som redan gjorts är det tänkbart att storskaliga investeringar från industrialiserade länder, företag och icke-statliga organisationer en dag kan föra robotar till tropiska himlar för att återställa jordens regnskogar.
