Nytt NCSU-simuleringsverktyg kan hjälpa till att bekämpa skadedjur, sjukdomsangrepp på grödor, skogar
Publiceringsdatum:av Laura Oleniacz
Forskare från North Carolina State University har utvecklat ett datorsimuleringsverktyg för att förutsäga när och var skadedjur och sjukdomar kommer att angripa grödor eller skogar, och även testa när man ska använda bekämpningsmedel eller andra förvaltningsstrategier för att begränsa dem.
"Det är som att ha ett gäng olika jordar att experimentera på för att testa hur något kommer att fungera innan man spenderar tid, pengar och ansträngning för att göra det", säger studiens huvudförfattare Chris Jones, forskare vid North Carolina State University's Centrum för geospatial analys.
I journalen Gränser i ekologi och miljö, forskare rapporterad på deras ansträngningar att utveckla och testa verktyget, som de kallade "PoPS", för Pest or Pathogen Spread Forecasting Platform. Arbetar med US Department of Agriculture's Animal and Plant Health Inspection Service, skapade de verktyget för att förutsäga alla typer av sjukdomar eller patogener, oavsett plats.
Deras datormodelleringssystem fungerar genom att kombinera information om klimatförhållanden som är lämpliga för spridning av en viss sjukdom eller skadedjur med data om var fall har registrerats, fortplantningshastigheten för patogenen eller skadedjuret och hur den rör sig i miljön. Med tiden förbättras modellen när naturresursförvaltare lägger till data som de samlar in från fältet. Denna upprepade feedback med nya data hjälper prognossystemet att bli bättre på att förutsäga framtida spridning, sa forskarna.
"Vi har ett verktyg som kan läggas i händerna på en icke-teknisk användare för att lära sig om sjukdomsdynamik och hantering, och hur förvaltningsbeslut kommer att påverka spridningen i framtiden," sa Jones.
Verktyget behövs eftersom statliga och federala myndigheter som har till uppgift att kontrollera skadedjur och växtsjukdomar står inför ett ökande antal hot mot grödor, träd och andra viktiga naturresurser. Dessa skadedjur hotar livsmedelsförsörjningen och den biologiska mångfalden i skogar och ekosystem.
"Det största problemet är det stora antalet nya skadedjur och patogener som kommer in," sa Jones. "Statliga och federala myndigheter som ansvarar för att hantera dem har en ständigt minskande budget att spendera på ett ständigt ökande antal skadedjur. De måste ta reda på hur de ska spendera pengarna så klokt som möjligt.”
Redan har forskare använt PoPS för att spåra spridningen av åtta olika framväxande skadedjur och sjukdomar. I studien beskrev de att slipa modellen för att spåra plötslig ekdöd, en sjukdom som har dödat miljontals träd i Kalifornien sedan 1990-talet. En ny, mer aggressiv stam av sjukdomen har upptäckts i Oregon.
De förbättrar också modellen att spåra prickig lykta, en invasiv skadegörare i USA som främst angriper en viss invasiv typ av träd som kallas "himlens träd". Fläckig lykta har angripit fruktgrödor i Pennsylvania och angränsande stater sedan 2014. Den kan angripa grödor av vindruvor, äpplen och körsbär, såväl som mandlar och valnötter.
Forskarna sa att precis som meteorologer införlivar data i modeller för att förutsäga väder, använder ekologiska forskare data för att förbättra prognoser av miljöhändelser - inklusive spridning av skadedjur eller patogener.
"Det finns en rörelse inom ekologin för att förutsäga miljöförhållanden", säger Megan Skrip, medförfattare till studien och vetenskapskommunikatör vid Center for Geospatial Analytics. "Om vi kan förutsäga vädret, kan vi förutsäga var det kommer att finnas en algblomning, eller vilka arter som kommer att finnas i vissa områden vid vissa tidpunkter? Det här dokumentet är en av de första demonstrationerna av att göra detta för spridning av skadedjur och patogener."
Studien, "Iteratively Forecasting Invasions with PoPS and a Little Help From Our Friends", publicerades den 3 juni 2021 i tidskriften Gränser i ekologi och miljö. Den skrevs av Chris Jones, Shannon Jones, Anna Petrasova, Vaclav Petras, Devon Gaydos, Megan Skrip, Yu Takeuchi, Kevin Bigsby och Ross Meentemeyer. Det finansierades delvis av National Science Foundation som en del av NSF-NIH Ecology and Evolution of Infectious Diseases Program, samt Google Cloud och NVIDIA.
Ursprunglig källa: WRAL TechWire