Nowe narzędzie symulacyjne NCSU może pomóc w zwalczaniu ataków szkodników i chorób na uprawy i lasy
Data opublikowania:Laury Oleniacz
Naukowcy z North Carolina State University opracowali narzędzie do symulacji komputerowej, które pozwala przewidzieć, kiedy i gdzie szkodniki i choroby zaatakują uprawy lub lasy, a także sprawdzi, kiedy należy zastosować pestycydy lub inne strategie zarządzania, aby je powstrzymać.
„To jakby mieć kilka różnych Ziemi, na których można eksperymentować, aby sprawdzić, jak coś będzie działać, zanim poświęci się na to czas, pieniądze i wysiłek” – powiedział główny autor badania Chrisa Jonesa, pracownik naukowy na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej Centrum Analityki Geoprzestrzennej.
W dzienniku Granice w ekologii i środowisku, badacze zgłoszone o ich wysiłkach na rzecz opracowania i przetestowania narzędzia, które nazwali „PoPS”, na potrzeby platformy prognozowania rozprzestrzeniania się szkodników lub patogenów. Praca z Służba Inspekcji Zdrowia Zwierząt i Roślin Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonychstworzyli narzędzie do prognozowania dowolnego rodzaju choroby lub patogenu, niezależnie od lokalizacji.
Ich komputerowy system modelowania działa poprzez łączenie informacji o warunkach klimatycznych odpowiednich do rozprzestrzeniania się określonej choroby lub szkodnika z danymi dotyczącymi miejsca zarejestrowania przypadków, współczynnika reprodukcji patogenu lub szkodnika oraz sposobu jego przemieszczania się w środowisku. Z biegiem czasu model staje się coraz lepszy, w miarę jak zarządzający zasobami naturalnymi dodają dane zebrane w terenie. Naukowcy twierdzą, że te powtarzające się informacje zwrotne dotyczące nowych danych pomagają systemowi prognostycznemu lepiej przewidywać przyszłe rozprzestrzenianie się wirusa.
„Mamy narzędzie, które można oddać w ręce użytkownika nietechnicznego, aby dowiedzieć się o dynamice choroby i zarządzaniu nią oraz o tym, jak decyzje dotyczące zarządzania wpłyną na rozprzestrzenianie się w przyszłości” – powiedział Jones.
Narzędzie to jest potrzebne, ponieważ agencje stanowe i federalne odpowiedzialne za zwalczanie szkodników i chorób upraw stają w obliczu rosnącej liczby zagrożeń dla upraw, drzew i innych ważnych zasobów naturalnych. Szkodniki te zagrażają dostawom żywności i różnorodności biologicznej w lasach i ekosystemach.
„Największym problemem jest ogromna liczba nowych szkodników i patogenów, które pojawiają się” – powiedział Jones. „Agencje stanowe i federalne odpowiedzialne za zarządzanie nimi mają stale malejący budżet, który mogą wydawać na stale rosnącą liczbę szkodników. Muszą dowiedzieć się, jak wydać te pieniądze tak mądrze, jak to możliwe.
Naukowcy wykorzystali już PoPS do śledzenia rozprzestrzeniania się ośmiu różnych pojawiających się szkodników i chorób. W badaniu opisali doskonalenie modelu pod kątem śledzenia nagła śmierć dębu, choroby, która od lat 90. XX wieku zabiła miliony drzew w Kalifornii. W Oregonie wykryto nowy, bardziej agresywny szczep choroby.
Udoskonalają także model do śledzenia cętkowana latarnia, inwazyjny szkodnik występujący w Stanach Zjednoczonych, który atakuje głównie pewien inwazyjny rodzaj drzewa znany jako „niebiańskie drzewo”. Latarnia plamista atakuje uprawy owocowe w Pensylwanii i sąsiednich stanach od 2014 roku. Może atakować uprawy winogron, jabłek i wiśni, a także migdały i orzechy włoskie.
Naukowcy stwierdzili, że tak jak meteorolodzy włączają dane do modeli prognozowania pogody, tak naukowcy zajmujący się ekologią wykorzystują dane do poprawy prognozowania zdarzeń środowiskowych – w tym rozprzestrzeniania się szkodników lub patogenów.
„W ekologii istnieje ruch mający na celu prognozowanie warunków środowiskowych” – stwierdziła Megan Skrip, współautorka badania i popularyzatorka nauki w Centrum Analityki Geoprzestrzennej. „Jeśli potrafimy prognozować pogodę, czy możemy przewidzieć, gdzie nastąpi zakwit glonów lub jakie gatunki będą występować na określonych obszarach w określonych porach? Niniejsza publikacja jest jednym z pierwszych demonstracji takiego działania w celu rozprzestrzeniania się szkodników i patogenów”.
Badanie „Iteratively Forecasting Invasions with PoPS and a Little Help From Our Friends” zostało opublikowane 3 czerwca 2021 r. w czasopiśmie Granice w ekologii i środowisku. Autorami są Chris Jones, Shannon Jones, Anna Petrasova, Vaclav Petras, Devon Gaydos, Megan Skrip, Yu Takeuchi, Kevin Bigsby i Ross Meentemeyer. Został częściowo sfinansowany przez National Science Foundation w ramach programu NSF-NIH Ecology and Evolution of Infectious Diseases, a także Google Cloud i NVIDIA.
Pierwotnym źródłem: WRALTechWire