Nieuwe NCSU-simulatietool zou kunnen helpen bij het bestrijden van plagen en ziekteaanvallen op gewassen en bossen
Datum gepubliceerd:van Laura Oleniacz
Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een computersimulatietool ontwikkeld om te voorspellen wanneer en waar plagen en ziekten gewassen of bossen zullen aanvallen, en ook om te testen wanneer pesticiden of andere beheerstrategieën moeten worden toegepast om deze in te dammen.
“Het is alsof je een heleboel verschillende aardes hebt om op te experimenteren om te testen hoe iets zal werken voordat je er de tijd, het geld en de moeite aan besteedt”, zegt de hoofdauteur van het onderzoek. Chris Jones, onderzoeker aan de North Carolina State University Centrum voor Geospatiale Analyse.
In het journaal Grenzen in ecologie en milieu, onderzoekers gemeld over hun inspanningen om de tool, die zij “PoPS” noemden, te ontwikkelen en te testen voor het Pest or Pathogen Spread Forecasting Platform. Werken met de De inspectiedienst voor dier- en plantgezondheid van het Amerikaanse ministerie van Landbouwcreëerden ze de tool om elk type ziekte of ziekteverwekker te voorspellen, ongeacht de locatie.
Hun computermodelleringssysteem werkt door informatie over klimaatomstandigheden die geschikt zijn voor de verspreiding van een bepaalde ziekte of plaag te combineren met gegevens over waar gevallen zijn geregistreerd, de voortplantingssnelheid van de ziekteverwekker of plaag en hoe deze zich in de omgeving verplaatst. In de loop van de tijd verbetert het model naarmate beheerders van natuurlijke hulpbronnen gegevens toevoegen die ze uit het veld verzamelen. Deze herhaalde feedback met nieuwe gegevens helpt het voorspellingssysteem beter te worden in het voorspellen van toekomstige verspreiding, aldus de onderzoekers.
“We hebben een hulpmiddel dat in de handen van een niet-technische gebruiker kan worden gelegd om meer te leren over de dynamiek en het beheer van ziekten, en hoe managementbeslissingen de verspreiding in de toekomst zullen beïnvloeden”, aldus Jones.
Het instrument is nodig omdat staats- en federale instanties die belast zijn met de bestrijding van plagen en gewasziekten, te maken krijgen met een toenemend aantal bedreigingen voor gewassen, bomen en andere belangrijke natuurlijke hulpbronnen. Deze plagen bedreigen de voedselvoorziening en de biodiversiteit in bossen en ecosystemen.
“Het grootste probleem is het grote aantal nieuwe plagen en ziekteverwekkers dat binnenkomt”, zegt Jones. “Staats- en federale instanties die belast zijn met het beheer ervan, hebben een steeds kleiner budget dat ze aan een steeds groter aantal plagen kunnen besteden. Ze moeten uitzoeken hoe ze dat geld zo verstandig mogelijk kunnen besteden.”
Onderzoekers hebben PoPS al gebruikt om de verspreiding van acht verschillende opkomende plagen en ziekten te volgen. In het onderzoek beschreven ze het aanscherpen van het te volgen model plotselinge eikendood, een ziekte die sinds de jaren negentig miljoenen bomen in Californië heeft gedood. In Oregon is een nieuwe, agressievere variant van de ziekte ontdekt.
Ze verbeteren ook het model om te volgen gevlekte lantaarnvlieg, een invasieve plaag in de Verenigde Staten die voornamelijk een bepaald invasief type boom besmet dat bekend staat als ‘boom van de hemel’. De gevlekte lantaarnvlieg teistert sinds 2014 fruitgewassen in Pennsylvania en aangrenzende staten. Hij kan druiven-, appel- en kersengewassen aantasten, evenals amandelen en walnoten.
De onderzoekers zeiden dat net zoals meteorologen gegevens opnemen in modellen om het weer te voorspellen, ecologische wetenschappers gegevens gebruiken om de voorspellingen van milieugebeurtenissen te verbeteren, inclusief de verspreiding van plagen of ziekteverwekkers.
"Er is een beweging gaande in de ecologie om omgevingsomstandigheden te voorspellen", zegt Megan Skrip, co-auteur van het onderzoek en wetenschapscommunicator bij het Center for Geospatial Analytics. “Als we het weer kunnen voorspellen, kunnen we dan voorspellen waar er een algenbloei zal zijn, of welke soorten er op bepaalde tijdstippen in bepaalde gebieden zullen voorkomen? Dit artikel is een van de eerste demonstraties van deze aanpak voor de verspreiding van plagen en ziekteverwekkers.”
Het onderzoek ‘Iteratively Forecasting Invasions with PoPS and a Little Help From Our Friends’ werd op 3 juni 2021 gepubliceerd in het tijdschrift Grenzen in ecologie en milieu. Het is geschreven door Chris Jones, Shannon Jones, Anna Petrasova, Vaclav Petras, Devon Gaydos, Megan Skrip, Yu Takeuchi, Kevin Bigsby en Ross Meentemeyer. Het werd gedeeltelijk gefinancierd door de National Science Foundation als onderdeel van het NSF-NIH Ecology and Evolution of Infectious Diseases Program, evenals door Google Cloud en NVIDIA.
Originele bron: WRAL TechWire