Neues NCSU-Simulationstool könnte bei der Bekämpfung von Schädlings- und Krankheitsbefall auf Nutzpflanzen und Wäldern helfen
Veröffentlichungsdatum:von Laura Oleniacz
Forscher der North Carolina State University haben ein Computersimulationstool entwickelt, um vorherzusagen, wann und wo Schädlinge und Krankheiten Pflanzen oder Wälder befallen werden, und um auch zu testen, wann Pestizide oder andere Managementstrategien zu ihrer Eindämmung eingesetzt werden sollten.
„Es ist so, als hätte man eine Menge verschiedener Erden, auf denen man experimentieren kann, um zu testen, wie etwas funktioniert, bevor man Zeit, Geld und Mühe dafür aufwendet“, sagte der Hauptautor der Studie Chris Jones, Forschungswissenschaftler an der North Carolina State University Zentrum für Geodatenanalyse.
Im Tagebuch Grenzen in Ökologie und Umwelt, Forscher gemeldet über ihre Bemühungen, das Tool, das sie „PoPS“ nannten, für die Pest or Pathogen Spread Forecasting Platform zu entwickeln und zu testen. Arbeiten mit dem Inspektionsdienst für Tier- und Pflanzengesundheit des US-LandwirtschaftsministeriumsSie haben das Tool entwickelt, um jede Art von Krankheit oder Krankheitserreger vorherzusagen, unabhängig vom Standort.
Ihr Computermodellierungssystem kombiniert Informationen über klimatische Bedingungen, die für die Ausbreitung einer bestimmten Krankheit oder eines Schädlings geeignet sind, mit Daten darüber, wo Fälle registriert wurden, der Reproduktionsrate des Krankheitserregers oder Schädlings und wie er sich in der Umwelt bewegt. Mit der Zeit verbessert sich das Modell, da die Manager natürlicher Ressourcen Daten hinzufügen, die sie vor Ort sammeln. Dieses wiederholte Feedback mit neuen Daten hilft dem Prognosesystem, die zukünftige Ausbreitung besser vorherzusagen, sagten die Forscher.
„Wir verfügen über ein Tool, das einem technisch nicht versierten Benutzer in die Hand gegeben werden kann, um mehr über Krankheitsdynamik und -management zu erfahren und darüber, wie sich Managemententscheidungen auf die Ausbreitung in der Zukunft auswirken werden“, sagte Jones.
Das Tool wird benötigt, da staatliche und bundesstaatliche Behörden, die mit der Bekämpfung von Schädlingen und Pflanzenkrankheiten betraut sind, einer zunehmenden Bedrohung von Nutzpflanzen, Bäumen und anderen wichtigen natürlichen Ressourcen ausgesetzt sind. Diese Schädlinge bedrohen die Nahrungsversorgung und die Artenvielfalt in Wäldern und Ökosystemen.
„Das größte Problem ist die schiere Zahl neuer Schädlinge und Krankheitserreger“, sagte Jones. „Staatliche und bundesstaatliche Behörden, die mit der Bekämpfung dieser Schädlinge betraut sind, verfügen über ein immer knapper werdendes Budget, das sie für die Bekämpfung einer immer größeren Zahl von Schädlingen ausgeben können. Sie müssen herausfinden, wie sie dieses Geld so sinnvoll wie möglich ausgeben.“
Forscher nutzen PoPS bereits, um die Ausbreitung von acht verschiedenen neu auftretenden Schädlingen und Krankheiten zu verfolgen. In der Studie beschrieben sie die Optimierung des Modells für die Nachverfolgung plötzlicher Eichentod, eine Krankheit, die seit den 1990er Jahren in Kalifornien Millionen Bäume getötet hat. In Oregon wurde ein neuer, aggressiverer Stamm der Krankheit entdeckt.
Sie verbessern auch das Modell zur Nachverfolgung gefleckte Laternenfliege, ein invasiver Schädling in den Vereinigten Staaten, der hauptsächlich eine bestimmte invasive Baumart befällt, die als „Himmelsbaum“ bekannt ist. Die Gefleckte Laternenfliege befällt seit 2014 Obstkulturen in Pennsylvania und den Nachbarstaaten. Sie kann Trauben-, Apfel- und Kirschkulturen sowie Mandeln und Walnüsse befallen.
Die Forscher sagten, dass genau wie Meteorologen Daten in Modelle integrieren, um das Wetter vorherzusagen, Umweltwissenschaftler Daten verwenden, um die Vorhersage von Umweltereignissen – einschließlich der Ausbreitung von Schädlingen oder Krankheitserregern – zu verbessern.
„In der Ökologie gibt es eine Tendenz, Umweltbedingungen vorherzusagen“, sagte Megan Skrip, Mitautorin der Studie und Wissenschaftskommunikatorin am Center for Geospatial Analytics. „Wenn wir das Wetter vorhersagen können, können wir dann vorhersagen, wo es zu einer Algenblüte kommen wird oder welche Arten es in bestimmten Gebieten zu bestimmten Zeiten geben wird? Dieses Papier ist einer der ersten Belege dafür, dass dies bei der Ausbreitung von Schädlingen und Krankheitserregern der Fall ist.“
Die Studie „Iteratively Forecasting Invasions with PoPS and a Little Help From Our Friends“ wurde am 3. Juni 2021 in der Zeitschrift veröffentlicht Grenzen in Ökologie und Umwelt. Es wurde von Chris Jones, Shannon Jones, Anna Petrasova, Vaclav Petras, Devon Gaydos, Megan Skrip, Yu Takeuchi, Kevin Bigsby und Ross Meentemeyer verfasst. Es wurde teilweise von der National Science Foundation im Rahmen des NSF-NIH Ecology and Evolution of Infectious Diseases Program sowie von Google Cloud und NVIDIA finanziert.
Originalquelle: WRAL TechWire