Novi alat koristi satelitske podatke za borbu protiv maslinove muhe

Na nedavnoj konferenciji održanoj u Europskoj svemirskoj agenciji u Frascatiju u Italiji istraživači prikazano alat koji može pomoći u borbi i spriječiti maslinova voćna muha infestacije u lice klimatske promjene.

Projekt proizlazi iz integracije bioloških ciklusa stabla masline i maslinove voćne mušice s relevantnim satelitskim podacima.

"Trebali bismo ovaj projekt smatrati novim doprinosom tekućim naporima u kontroli štetočina,” rekao je Luigi Ponti, istraživač u talijanskoj Nacionalnoj agenciji za nove tehnologije, energiju i održivi ekonomski razvoj. Olive Oil Times.

Ključni izvor podataka za projekt dolazi iz satelitskih promatranja pomoću senzora spektroradiometra umjerene rezolucije (MODIS) instaliranih na dva NASA-ina satelita, Terra i Aqua.

Tijekom posljednja dva desetljeća ovi su senzori mjerili nekoliko površinskih varijabli, kao što su vegetacijski indeksi, dok su također pružali vrlo pouzdane podatke o površinskoj temperaturi zemlje.

"Mjerili su površinsku temperaturu iz svemira s dnevnom vremenskom rezolucijom, također bilježeći približne dnevne maksimalne i minimalne temperature zahvaljujući vremenu prelaska,” rekao je Ponti. 

Prethodno istraživanje Markusa Netelera, osnivača Mundialisa, njemačke partnerske tvrtke u projektu, osmislilo je metodu za izvlačenje podataka o temperaturi iz satelitskih promatranja.

Dodatno, razvijena je metodologija temeljena na statistici i prostornim informacijama kako bi se popunile praznine uzrokovane naoblakom, jer MODIS senzori ne mogu vidjeti kroz oblake.

Istraživanje koje su predstavili Ponti i njegovi kolege imalo je za cilj povezati ovaj širok skup podataka s vegetacijskim indeksom izvedenim iz MODIS-a, poznatim kao Normalizirani vegetacijski indeks razlike (NDVI).

MODIS NDVI mjeri količinu zelene vegetacije na Zemljinoj površini, pružajući informacije o pokrovnosti tla tijekom cijele godine. Te se informacije mogu koristiti za poboljšanje podataka o temperaturi dobivenih od MODIS satelita.

Učinkovitost ovog pristupa temelji se na ranijim istraživanjima tima izraelskih znanstvenika koji su razvili metodu za kalibraciju površinskih temperatura kopna dobivenih pomoću MODIS-a pomoću NDVI podataka.

"Instalirali su termometre unutar krošnji maslina i otkrili da temperatura dobivena iz MODIS satelita, jednom korigirana korištenjem MODIS NDVI, procjenjuje temperaturu krošnje bolje od najbliže meteorološke stanice,” rekao je Ponti.

Zahvaljujući tim podacima moguće je procijeniti temperaturu koju doživljavaju i biljka i maslinova mušica.

"Ako želimo pravi utjecaj na poljoprivredu, moramo promatrati što se događa iz dana u dan, jer tako funkcioniraju biljke i organizmi koji međusobno djeluju”, istaknuo je Ponti.

Potreba za vrlo preciznim informacijama o agroekosustavima dovela je do razvoja fiziološki utemeljenog demografskog modela agroekosustava masline u suradnji s neprofitnim znanstvenim konzorcijem CASAS Global.

Rezultat modela je detaljan i realan biološki prikaz životnih ciklusa stabla masline i maslinove voćne mušice, uključujući njihove interakcije.

Ova vrsta modeliranja, koja kombinira pristup odozgo prema dolje (koristeći satelitske podatke) s pristupom odozdo prema gore (biološki mehanizmi), nadilazi ograničenja oba i pruža snažan alat za stratešku analizu u upravljanju poljoprivredom.

Kombinacija satelitskih promatranja, biološkog modeliranja i geografskih informacijskih alata otvorenog izvora omogućuje istraživačima vizualizaciju i analizu dinamike s vremenskom (dnevnom) i prostornom (250 metara) rezolucijom bez presedana.

"Za biljku [model] simulira populacije listova, populacije grana i populacije korijena. S istim osnovnim modelom simulira rađanje, rast, starenje i smrt biljnih organa ili stadija kukaca,” rekao je Ponti.

"Stoga koristimo isti model za opisivanje i kukaca i biljaka u našem sustavu maslina – maslinova voćna mušica,” dodao je.

Za biljku je primarni resurs energija sunčevog zračenja, zajedno s hranjivim tvarima i vodom iz tla. Za muhu je resurs biljka kojom se hrani: koliko maslina može naći da položi jaja. Njegove vitalne stope (rast, razmnožavanje) ovise o dostupnosti masline.

"To modelima daje određeni stupanj biološkog realizma jer su ograničeni ograničenjima resursa u stvarnom svijetu s kojima se organizmi suočavaju,” rekao je Ponti.

"Ako muha ne pronađe masline, ona odlazi u reproduktivno mirovanje, kao u prirodi. Dakle, to nije alat za â € <'točno predvidi zarazu, ali vam može reći da je pod određenim uvjetima okolina pogodna za nju”, objasnio je.

"Ne možeš reći â € <'muha će stići sutra', ali možete reći â € <'ovo područje trenutno ima uvjete koji bi podržali razvoj muha', dodao je Ponti.

Kao i vremenske prognoze, biološke prognoze su izazovne. Sama prognoza vremena smatra se nepouzdanom nakon kratkog razdoblja od otprilike tri dana.

"Ipak, vremenske podatke koristimo kao ulazne podatke za naše biološke modele, tako da se neizvjesnost povećava,” rekao je Ponti. â € <"Ono što naši modeli dodaju su strateške informacije.” 

Predviđanje može pokazati kada treba djelovati, ali vam ne može reći zašto se nešto događa ili kako se učinkovitije pripremiti u promjenjivoj klimi.

"To zahtijeva razumijevanje mehanizama i dinamike na terenu”, rekao je Ponti. â € <"To je poanta: ako je maslinova muha ključna štetočina, kako njome možemo bolje upravljati ekonomski i operativno, posebno u uvjetima klimatskih promjena, gdje su pretpostavke o klimi zastarjele i posljedična pravila upravljanja možda više ne vrijede? 

"To smo jasno pokazali u našem radu u Andaluziji,” dodao je. â € <"Na primjer, u nekim područjima postoje nema dovoljno sati za hlađenje više potaknuti cvjetanje masline. U toplijim područjima, populacija muha ostaje ispod praga zbog visokih temperatura koje se približavaju ili premašuju temperaturnu toleranciju muha.” 

Korištenje preciznijih informacija o klimi i vegetaciji može pomoći kreatorima politike da preoblikuju strategije kontrole štetočina.

Intervencije i politike specifične za regiju, poput onih u Andaluziji, gdje integrirane kontrolne organizacije prate i propisuju tretmane, oslanjaju se na analizu prošlih podataka.

"Na primjer, praćenje bi tradicionalno moglo započeti u svibnju, ali ako su zime toplije, moglo bi biti korisnije započeti ranije”, rekao je Ponti.

Maslinina voćna mušica ima brzi rast populacije, usko je usklađena sa životnim ciklusom stabla masline i može se razmnožavati tijekom cijele godine čim su plodovi masline i klima pogodni. To ga čini značajnim štetnikom maslina u cijelom svijetu.

"Ako se rano ne prati i ne kontrolira, brzo izmiče kontroli,” rekao je Ponti. â € <"Stoga bi najbolji pristup mogao biti praćenje čak i tijekom â € <'mirno' godišnje doba, kasna zima ili rano proljeće. Uz buduće klimatske trendove, proaktivnost će biti ključna.”

Kako vrijeme postaje sve nepredvidljivije i ekstremni događaji postaju sve češći, do točke u kojoj više nisu iznimni, poljoprivrednim institucijama postaje sve veći izazov planirati učinkovite usluge zaštite.

"Ovaj alat za modeliranje daje vam realističan pogled na ono što se događa na terenu, nešto što nikada ne biste mogli dobiti kroz terenska promatranja u ovoj mjeri, za ovo trajanje,” rekao je Ponti.

"U Pugliji smo simulirali 20 godina dinamike masline i muhe na dnevnoj vremenskoj skali u rezoluciji od 250 metara za stotine tisuća lokacija, zahvaljujući računalstvu u oblaku koje pruža talijanski partner Recube,” dodao je.

"Dobivanje iste vrste podataka iz terenskih promatranja jednostavno bi bilo nemoguće. Ova vrsta sustava daje vam taj uvid na razini terena u biti besplatno,” nastavio je Ponti.

Budući da klima različito utječe na biljke i kukce, mijenjaju se njihove interakcije i ravnoteža.

"To je važno znati. Mogli biste simulirati različite scenarije upravljanja, kao što je ranija intervencija, i procijeniti koliko je to korisno,” rekao je Ponti.

"Ne možete provesti deset godina terenskih ispitivanja u cijeloj Pugliji. Ali ovaj vam model omogućuje da to učinite gotovo u roku od nekoliko minuta,” dodao je. â € <"Dakle, iako nije namijenjen za kratkoročno predviđanje, jer bi to zahtijevalo savršeno detaljne biološke i klimatske podatke u stvarnom vremenu, odličan je za opisivanje i strateško planiranje.”

NASA-ini sateliti Aqua i Terra na putu su da se povuku iz upotrebe. Kao rezultat toga, istraživači već rade na korištenju drugih satelita, poput onih koje su lansirali Eumetsat i Europska svemirska agencija, koji nose slične senzore.

Nova generacija satelita agencije Sentinel ima visoku prostornu rezoluciju i može promatrati površinske temperature.

"Ali trenutno nemaju dnevnu vremensku rezoluciju, iako postoje planovi za postizanje dnevne rezolucije u budućim misijama Sentinel,” rekao je Ponti.

"To znači da ne mogu osigurati dnevne maksimalne i minimalne temperature, koje su ključne za cirkadijalne ritmove, prirodne cikluse koji reguliraju život na Zemlji”, objasnio je.

Satelitski i drugi klimatski podaci, u kombinaciji s fiziološki utemeljenim demografskim modelom inteligencije, mogli bi se pokazati ključnima u godinama koje dolaze, ne samo za maslinike, već i za mnoge usjeve koje su istraživači već proučavali.

Projekt je izveden u okviru projekta TEBAKA i temelji se na ICT infrastrukturi razvijenoj u okviru Med-Gold projekta, a oba financira Europska unija.

Kako bi ovi podaci služili strategiji, javne institucije i regionalne organizacije moraju poduzeti mjere.

"Ono što nedostaje su istraživački i projektni resursi za podršku potrebnom računalstvu u oblaku uz održavanje i produljenje vremenske serije skupa podataka koji smo koristili, a koji pokriva oko 20 godina, od 2003. do 2023. To je dugo i vrijedno razdoblje,” rekao je Ponti.

"Klimatske promjene nisu nešto što će se dogoditi na kraju stoljeća. To je nešto što se upravo sada događa”, zaključio je. â € <"Statističke analize onoga što se događalo u prošlosti na određenom području izvrstan su alat, ali više nisu dovoljne jer se klima ubrzano mijenja.”