Nyt NCSU-simuleringsværktøj kan hjælpe med at bekæmpe skadedyr, sygdomsangreb på afgrøder, skove
Udgivelsesdato:af Laura Oleniacz
North Carolina State University-forskere har udviklet et computersimuleringsværktøj til at forudsige, hvornår og hvor skadedyr og sygdomme vil angribe afgrøder eller skove, og også teste, hvornår man skal anvende pesticider eller andre forvaltningsstrategier for at begrænse dem.
"Det er som at have en masse forskellige jorder at eksperimentere på for at teste, hvordan noget vil fungere, før du bruger tid, penge og kræfter på at gøre det," sagde undersøgelsens hovedforfatter Chris Jones, forsker ved North Carolina State University's Center for Geospatial Analytics.
I journalen Grænser i økologi og miljø, forskere rapporteret på deres bestræbelser på at udvikle og teste værktøjet, som de kaldte "PoPS", for Pest or Pathogen Spread Forecasting Platform. Arbejder med US Department of Agricultures dyre- og plantesundhedsinspektionstjeneste, skabte de værktøjet til at forudsige enhver form for sygdom eller patogen, uanset placeringen.
Deres computermodelleringssystem fungerer ved at kombinere information om klimaforhold, der er egnede til spredning af en bestemt sygdom eller skadedyr med data om, hvor tilfælde er blevet registreret, reproduktionshastigheden af patogenet eller skadedyret, og hvordan det bevæger sig i miljøet. Over tid forbedres modellen, efterhånden som naturressourceforvaltere tilføjer data, de indsamler fra marken. Denne gentagne feedback med nye data hjælper prognosesystemet med at blive bedre til at forudsige fremtidig spredning, sagde forskerne.
"Vi har et værktøj, der kan lægges i hænderne på en ikke-teknisk bruger for at lære om sygdomsdynamik og håndtering, og hvordan ledelsesbeslutninger vil påvirke spredning i fremtiden," sagde Jones.
Værktøjet er nødvendigt, da statslige og føderale agenturer, der har til opgave at kontrollere skadedyr og afgrødesygdomme, står over for et stigende antal trusler mod afgrøder, træer og andre vigtige naturressourcer. Disse skadedyr truer fødevareforsyningen og biodiversiteten i skove og økosystemer.
"Det største problem er det store antal nye skadedyr og patogener, der kommer ind," sagde Jones. "Statslige og føderale agenturer, der har til opgave at administrere dem, har et stadigt faldende budget at bruge på et stadigt stigende antal skadedyr. De skal finde ud af, hvordan de skal bruge de penge så klogt som muligt.”
Forskere har allerede brugt PoPS til at spore spredningen af otte forskellige nye skadedyr og sygdomme. I undersøgelsen beskrev de at finpudse modellen for at spore pludselig egedød, en sygdom, der har dræbt millioner af træer i Californien siden 1990'erne. En ny, mere aggressiv stamme af sygdommen er blevet opdaget i Oregon.
De forbedrer også modellen til at spore plettet lanterneflue, et invasivt skadedyr i USA, der primært angriber en bestemt invasiv type træ kendt som "himlens træ". Plettet lanterneflue har angrebet frugtafgrøder i Pennsylvania og nabostaterne siden 2014. Den kan angribe druer, æble og kirsebærafgrøder samt mandler og valnødder.
Forskerne sagde, at ligesom meteorologer inkorporerer data i modeller til at forudsige vejret, bruger økologiske forskere data til at forbedre forudsigelsen af miljøbegivenheder - herunder skadedyrs- eller patogenspredning.
"Der er en bevægelse inden for økologi for at forudsige miljøforhold," sagde Megan Skrip, en undersøgelsesmedforfatter og videnskabsformidler ved Center for Geospatial Analytics. "Hvis vi kan forudsige vejret, kan vi så forudsige, hvor der vil være en algeopblomstring, eller hvilke arter der vil være i bestemte områder på bestemte tidspunkter? Dette papir er en af de første demonstrationer af at gøre dette til spredning af skadedyr og patogener."
Undersøgelsen, "Iteratively Forecasting Invasions with PoPS and a Little Help From Our Friends," blev offentliggjort 3. juni 2021 i tidsskriftet Grænser i økologi og miljø. Den er skrevet af Chris Jones, Shannon Jones, Anna Petrasova, Vaclav Petras, Devon Gaydos, Megan Skrip, Yu Takeuchi, Kevin Bigsby og Ross Meentemeyer. Det blev delvist finansieret af National Science Foundation som en del af NSF-NIH Ecology and Evolution of Infectious Diseases Program samt Google Cloud og NVIDIA.
Oprindelig kilde: WRAL TechWire