Νέο εργαλείο χρησιμοποιεί δορυφορικά δεδομένα για την καταπολέμηση της μύγας της ελιάς

Σε πρόσφατο συνέδριο που πραγματοποιήθηκε στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος στο Φρασκάτι της Ιταλίας, ερευνητές παρουσίασαν ένα εργαλείο που μπορεί να συμβάλει στην καταπολέμηση και την πρόληψη των προσβολών από τη μύγα της ελιάς ενόψει της κλιματικής αλλαγής.

Το έργο πηγάζει από την ενσωμάτωση των βιολογικών κύκλων της ελιάς και της μύγας της ελιάς με σχετικά δορυφορικά δεδομένα.

«Πρέπει να θεωρήσουμε αυτό το έργο ως μια νέα συμβολή στις συνεχιζόμενες προσπάθειες καταπολέμησης των παρασίτων», δήλωσε ο Luigi Ponti, ερευνητής στην Ιταλική Εθνική Υπηρεσία Νέων Τεχνολογιών, Ενέργειας και Βιώσιμης Οικονομικής Ανάπτυξης, στην Olive Oil Times.

Δεν είναι δυνατόν να διεξαχθούν δοκιμές πεδίου διάρκειας δέκα ετών σε ολόκληρη την Απουλία. Ωστόσο, αυτό το μοντέλο σας επιτρέπει να το κάνετε εικονικά μέσα σε λίγα λεπτά. - Luigi Ponti, ερευνητής, ENEA

Μια κρίσιμη πηγή δεδομένων για το έργο προέρχεται από δορυφορικές παρατηρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση αισθητήρων MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) εγκατεστημένων σε δύο δορυφόρους της NASA, τον Terra και τον Aqua.

Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, αυτοί οι αισθητήρες έχουν μετρήσει διάφορες επιφανειακές μεταβλητές, όπως δείκτες βλάστησης, παρέχοντας παράλληλα εξαιρετικά αξιόπιστα δεδομένα για τη θερμοκρασία της επιφάνειας της γης.

«Μέτρησαν τη θερμοκρασία της επιφάνειας από το διάστημα με ημερήσια χρονική ανάλυση, καταγράφοντας επίσης τις κατά προσέγγιση ημερήσιες μέγιστες και ελάχιστες θερμοκρασίες χάρη στους χρόνους διέλευσής τους», είπε ο Ponti. 

Δείτε επίσης: Αποκωδικοποιώντας το μυστικό της συμβίωσης της μύγας της ελιάς

Προηγούμενη έρευνα του Markus Neteler, ιδρυτή της Mundialis, μιας γερμανικής εταιρείας-εταίρου στο έργο, ανέπτυξε μια μέθοδο για την εξαγωγή δεδομένων θερμοκρασίας από τις δορυφορικές παρατηρήσεις.

Επιπλέον, αναπτύχθηκε μια μεθοδολογία βασισμένη σε στατιστικά στοιχεία και χωρικές πληροφορίες για να καλύψει τα κενά που προκαλούνται από τη νεφοκάλυψη, καθώς οι αισθητήρες MODIS δεν μπορούν να δουν μέσα από τα σύννεφα.

Η έρευνα που παρουσιάστηκε από τον Ponti και τους συναδέλφους του είχε ως στόχο να συνδέσει αυτό το ευρύ σύνολο δεδομένων με έναν δείκτη βλάστησης που προέρχεται από το MODIS, γνωστό ως Δείκτης Κανονικοποιημένης Διαφοράς Βλάστησης (NDVI).

Ο MODIS NDVI μετρά την ποσότητα της πράσινης βλάστησης στην επιφάνεια της Γης, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με την κάλυψη της γης καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση των δεδομένων θερμοκρασίας που προέρχονται από τους δορυφόρους MODIS.

Η αποτελεσματικότητα αυτής της προσέγγισης βασίζεται σε προηγούμενη έρευνα μιας ομάδας Ισραηλινών επιστημόνων που ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη βαθμονόμηση των θερμοκρασιών της επιφάνειας της γης που προέρχονται από το MODIS χρησιμοποιώντας δεδομένα NDVI.

«Εγκατέστησαν θερμόμετρα μέσα στις κορώνες των ελαιόδεντρων και διαπίστωσαν ότι η θερμοκρασία που προέρχεται από τους δορυφόρους MODIS, αφού διορθώθηκε χρησιμοποιώντας το MODIS NDVI, εκτιμούσε την θερμοκρασία της κορώνας καλύτερα από τον πλησιέστερο μετεωρολογικό σταθμό», είπε ο Ponti.

Χάρη σε αυτά τα δεδομένα, είναι δυνατό να εκτιμηθεί η θερμοκρασία που βιώνουν τόσο το φυτό όσο και η μύγα της ελιάς.

«Αν θέλουμε πραγματικό αγροτικό αντίκτυπο, πρέπει να παρατηρούμε τι συμβαίνει καθημερινά, γιατί έτσι λειτουργούν τα φυτά και οι αλληλεπιδρώντες οργανισμοί», σημείωσε ο Ponti.

Η ανάγκη για εξαιρετικά ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τα αγροοικοσυστήματα οδήγησε στην ανάπτυξη του φυσιολογικά βασισμένου δημογραφικού μοντέλου του αγροοικοσυστήματος της ελιάς σε συνεργασία με το μημη κερδοσκοπικού επιστημονικού κονσόρτσιουμ CASAS Global.

Το αποτέλεσμα του μοντέλου είναι μια λεπτομερής και ρεαλιστική βιολογική αναπαράσταση των κύκλων ζωής της ελιάς και της μύγας του ελαιοκάρπου, συμπεριλαμβανομένων των αλληλεπιδράσεών τους.

Αυτός ο τύπος μοντελοποίησης, ο οποίος συνδυάζει μια προσέγγιση από πάνω προς τα κάτω (χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα) με μια προσέγγιση από κάτω προς τα πάνω (βιολογικούς μηχανισμούς), ξεπερνά τους περιορισμούς και των δύο και παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για στρατηγική ανάλυση στη διαχείριση της γεωργίας.

Ο συνδυασμός δορυφορικών παρατηρήσεων, βιολογικής μοντελοποίησης και εργαλείων γεωγραφικής πληροφόρησης ανοιχτού κώδικα επιτρέπει στους ερευνητές να απεικονίζουν και να αναλύουν δυναμικές με πρωτοφανή χρονική (καθημερινή) και χωρική (250 μέτρων).

«Για το φυτό, [το μοντέλο] προσομοιώνει πληθυσμούς φύλλων, κλαδιών και ριζών. Με το ίδιο βασικό μοντέλο, προσομοιώνει τη γέννηση, την ανάπτυξη, τη γήρανση και το θάνατο των φυτικών οργάνων ή των σταδίων ανάπτυξης των εντόμων», είπε ο Ponti.

«Έτσι, χρησιμοποιούμε το ίδιο μοντέλο για να περιγράψουμε τόσο τα έντομα όσο και τα φυτά στο σύστημα ελιάς-μύγας της ελιάς», πρόσθεσε.

Για το φυτό, ο κύριος πόρος είναι η ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας, μαζί με τα θρεπτικά συστατικά και το νερό από το έδαφος. Για τη μύγα, ο πόρος είναι το φυτό από το οποίο τρέφεται: πόσες ελιές μπορεί να βρει για να γεννήσει τα αυγά της. Οι ρυθμοί ζωτικών λειτουργιών της (ανάπτυξη, αναπαραγωγή) εξαρτώνται από τη διαθεσιμότητα ελιών.

«Αυτό προσδίδει στα μοντέλα ένα βαθμό βιολογικού ρεαλισμού, επειδή περιορίζονται από τους περιορισμούς των πόρων του πραγματικού κόσμου που αντιμετωπίζουν οι οργανισμοί», είπε ο Πόντι.

«Αν η μύγα δεν βρει ελιές, εισέρχεται σε αναπαραγωγική ηρεμία, ακριβώς όπως στη φύση. Έτσι, δεν είναι ένα εργαλείο για να «προβλέψει» ακριβώς μια προσβολή, αλλά μπορεί να σας πει ότι υπό ορισμένες συνθήκες, το περιβάλλον είναι κατάλληλο για μια τέτοια», εξήγησε.

«Δεν μπορείς να πεις ότι “η μύγα θα φτάσει αύριο”, αλλά μπορείς να πεις ότι “αυτή η περιοχή έχει επί του παρόντος συνθήκες που θα ευνοούσαν την ανάπτυξη της μύγας”», πρόσθεσε ο Πόντι.

Όπως και οι μετεωρολογικές προβλέψεις, οι βιολογικές προβλέψεις είναι δύσκολες. Η ίδια η πρόγνωση του καιρού θεωρείται αναξιόπιστη πέρα από ένα σύντομο διάστημα περίπου τριών ημερών.

«Ωστόσο, χρησιμοποιούμε δεδομένα καιρού ως εισροές για τα βιολογικά μας μοντέλα, οπότε η αβεβαιότητα επιτείνεται», είπε ο Πόντι. «Αυτό που προσθέτουν τα μοντέλα μας είναι στρατηγικές πληροφορίες». 

Η πρόβλεψη μπορεί να υποδείξει πότε πρέπει να δράσουμε, αλλά δεν μπορεί να μας πει γιατί συμβαίνει κάτι ή πώς να προετοιμαστούμε πιο αποτελεσματικά σε ένα μεταβαλλόμενο κλίμα.

«Αυτό απαιτεί την κατανόηση των μηχανισμών και της δυναμικής στο πεδίο», είπε ο Πόντι. «Αυτό είναι το θέμα: αν η μύγα της ελιάς είναι ένα βασικό παράσιτο, πώς μπορούμε να τη διαχειριστούμε καλύτερα από οικονομική και λειτουργική άποψη, ειδικά υπό τις συνθήκες της κλιματικής αλλαγής, όπου οι παραδοχές σχετικά με το κλίμα είναι παρωχημένες και οι συνακόλουθοι κανόνες διαχείρισης ενδέχεται να μην ισχύουν πλέον;» 

Δείτε επίσης: Ερευνητές αναπτύσσουν αλγόριθμο για την πρόβλεψη του δυναμικού συγκομιδής από κλιματικά δεδομένα

«Αυτό το δείξαμε ξεκάθαρα στη δουλειά μας στην Ανδαλουσία», πρόσθεσε. «Για παράδειγμα, σε ορισμένες περιοχές, δεν υπάρχουν πλέον αρκετές ώρες ψύχους για να προκληθεί η άνθηση στις ελιές. Σε θερμότερες περιοχές, ο πληθυσμός των μυγών παραμένει κάτω από το όριο λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που πλησιάζουν ή υπερβαίνουν τη θερμική αντοχή της μύγας.» 

Η χρήση πιο ακριβών κλιματικών και βεγετατικών πληροφοριών μπορεί να βοηθήσει τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να αναδιαμορφώσουν τις στρατηγικές καταπολέμησης των παρασίτων.

Οι παρεμβάσεις και οι πολιτικές που είναι ειδικά προσαρμοσμένες σε κάθε περιοχή, όπως αυτές στην Ανδαλουσία, όπου οργανισμοί ολοκληρωμένης καταπολέμησης παρακολουθούν και συνταγογραφούν θεραπείες, βασίζονται στην ανάλυση δεδομένων του παρελθόντος.

«Για παράδειγμα, η παρακολούθηση μπορεί παραδοσιακά να ξεκινά τον Μάιο, αλλά αν οι χειμώνες είναι θερμότεροι, μπορεί να είναι πιο χρήσιμο να ξεκινήσει νωρίτερα», είπε ο Πόντι.

Η μύγα της ελιάς παρουσιάζει ταχεία αύξηση του πληθυσμού της, είναι στενά συγχρονισμένη με τον κύκλο ζωής της ελιάς και μπορεί να αναπαραχθεί όλο το χρόνο, αρκεί τα ελιόκαρπα και το κλίμα να είναι κατάλληλα. Αυτό την καθιστά σημαντικό παράσιτο των ελαιοκαλλιεργειών παγκοσμίως.

«Αν δεν παρακολουθείται και δεν ελέγχεται έγκαιρα, η κατάσταση ξεφεύγει γρήγορα από τον έλεγχο», είπε ο Ponti. «Έτσι, η καλύτερη προσέγγιση μπορεί να είναι η παρακολούθηση ακόμη και κατά τη διάρκεια της «ήσυχης» περιόδου, στα τέλη του χειμώνα ή στις αρχές της άνοιξης. Με τις μελλοντικές κλιματικές τάσεις, η προληπτική δράση θα είναι κρίσιμη».

Καθώς ο καιρός γίνεται όλο και πιο απρόβλεπτος και τα ακραία φαινόμενα γίνονται πιο συνηθισμένα, σε σημείο που δεν αποτελούν πλέον εξαίρεση, οι γεωργικοί φορείς αντιμετωπίζουν όλο και μεγαλύτερες δυσκολίες στο να σχεδιάσουν αποτελεσματικές υπηρεσίες προστασίας.

«Αυτό το εργαλείο μοντελοποίησης σας δίνει μια ρεαλιστική εικόνα του τι συμβαίνει στο χωράφι, κάτι που δεν θα μπορούσατε ποτέ να αποκτήσετε μέσω παρατηρήσεων στο χωράφι σε αυτή την κλίμακα, για αυτή τη διάρκεια», είπε ο Ponti.

«Στην Απουλία, προσομοιώσαμε 20 χρόνια δυναμικής ελαιόδεντρων και μύγας σε ημερήσια κλίμακα με ανάλυση 250 μέτρων για εκατοντάδες χιλιάδες τοποθεσίες, χάρη στο cloud computing που παρέχει ο Ιταλός συνεργάτης Recube», πρόσθεσε.

«Η απόκτηση του ίδιου είδους δεδομένων από παρατηρήσεις στο πεδίο θα ήταν απλά αδύνατη. Αυτό το είδος συστήματος σου παρέχει αυτή την εικόνα σε επίπεδο πεδίου ουσιαστικά δωρεάν», συνέχισε ο Πόντι.

Δεδομένου ότι το κλίμα επηρεάζει διαφορετικά τα φυτά και τα έντομα, οι αλληλεπιδράσεις και η ισορροπία τους μεταβάλλονται.

«Είναι σημαντικό να το γνωρίζουμε αυτό. Μπορείτε να προσομοιώσετε διαφορετικά σενάρια διαχείρισης, όπως η έγκαιρη παρέμβαση, και να αξιολογήσετε πόσο επωφελής είναι», είπε ο Ponti.

«Δεν μπορείς να διεξάγεις δοκιμές πεδίου διάρκειας δέκα ετών σε ολόκληρη την Απουλία. Αλλά αυτό το μοντέλο σου επιτρέπει να το κάνεις εικονικά μέσα σε λίγα λεπτά», πρόσθεσε. «Έτσι, ενώ δεν προορίζεται για βραχυπρόθεσμες προβλέψεις, επειδή αυτό θα απαιτούσε απόλυτα λεπτομερή βιολογικά και κλιματικά δεδομένα σε πραγματικό χρόνο, είναι εξαιρετικό για τη στρατηγική περιγραφή και τον σχεδιασμό».

Οι δορυφόροι Aqua και Terra της NASA πρόκειται να αποσυρθούν από την υπηρεσία. Ως αποτέλεσμα, οι ερευνητές εργάζονται ήδη για τη χρήση άλλων δορυφόρων, όπως εκείνοι που εκτοξεύθηκαν από την Eumetsat και τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος, οι οποίοι φέρουν παρόμοιους αισθητήρες.

Η νέα γενιά των δορυφόρων Sentinel του οργανισμού διαθέτει υψηλή χωρική ανάλυση και μπορεί να παρατηρεί τις θερμοκρασίες της επιφάνειας.

«Ωστόσο, προς το παρόν δεν διαθέτουν ημερήσια χρονική ανάλυση, αν και υπάρχουν σχέδια για την επίτευξη ημερήσιας ανάλυσης σε μελλοντικές αποστολές Sentinel», δήλωσε ο Ponti.

«Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούν να παρέχουν καθημερινές μέγιστες και ελάχιστες θερμοκρασίες, οι οποίες είναι ζωτικής σημασίας για τους κιρκαδικούς ρυθμούς, τους φυσικούς κύκλους που ρυθμίζουν τη ζωή στη Γη», εξήγησε.

Τα δορυφορικά και άλλα κλιματικά δεδομένα, σε συνδυασμό με πληροφορίες από δημογραφικά μοντέλα βασισμένα στη φυσιολογία, ενδέχεται να αποδειχθούν ζωτικής σημασίας τα επόμενα χρόνια, όχι μόνο για τους ελαιώνες, αλλά και για πολλές καλλιέργειες που έχουν ήδη μελετήσει οι ερευνητές.

Το έργο υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος TEBAKA και βασίζεται στην υποδομή ΤΠΕ που αναπτύχθηκε από το πρόγραμμα Med-Gold, τα οποία χρηματοδοτούνται και τα δύο από την Ευρωπαϊκή Ένωση.

Για να χρησιμοποιηθούν αυτά τα δεδομένα στην χάραξη στρατηγικής, οι δημόσιοι φορείς και οι περιφερειακοί οργανισμοί πρέπει να αναλάβουν δράση.

«Αυτό που λείπει είναι οι ερευνητικοί πόροι και οι πόροι του έργου για την υποστήριξη του απαιτούμενου cloud computing, διατηρώντας παράλληλα και επεκτείνοντας τη χρονοσειρά του συνόλου δεδομένων που χρησιμοποιήσαμε, η οποία καλύπτει περίπου 20 χρόνια, από το 2003 έως το 2023. Πρόκειται για μια μακρά και πολύτιμη περίοδο», δήλωσε ο Πόντι.

«Η κλιματική αλλαγή δεν είναι κάτι που θα συμβεί στο τέλος του αιώνα. Είναι κάτι που συμβαίνει αυτή τη στιγμή», κατέληξε. «Οι στατιστικές αναλύσεις του τι συνέβη στο παρελθόν σε μια δεδομένη περιοχή είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο, αλλά δεν αρκούν πλέον, επειδή το κλίμα αλλάζει ραγδαία».

---