Novi alat koristi satelitske podatke za borbu protiv maslinine mušice

Na nedavnoj konferenciji održanoj u Europskoj svemirskoj agenciji u Frascatiju u Italiji, istraživači su predstavili alat koji može pomoći u borbi i prevenciji zaraze masline maslininim plodnim mušicama suočenim s klimatskim promjenama.

Projekt proizlazi iz integracije bioloških ciklusa masline i maslinine mušice s relevantnim satelitskim podacima.

"Trebali bismo ovaj projekt smatrati novim doprinosom tekućim naporima u suzbijanju štetočina", rekao je za Olive Oil Times Luigi Ponti, istraživač pri Talijanskoj nacionalnoj agenciji za nove tehnologije, energiju i održivi gospodarski razvoj.

Ne možete provoditi deset godina terenskih pokusa diljem cijele Apulije. Ali ovaj model vam to omogućuje virtualno u roku od nekoliko minuta. – Luigi Ponti, istraživač, ENEA

Ključan izvor podataka za projekt potječe iz satelitskih opažanja snimljenih pomoću senzora spektroradiometra za snimanje srednje rezolucije (MODIS) instaliranih na dva NASA-ina satelita, Terra i Aqua.

Tijekom protekla dva desetljeća ovi su senzori mjerili nekoliko površinskih varijabli, kao što su indeksi vegetacije, a istovremeno su pružali vrlo pouzdane podatke o temperaturi površine kopna.

"Mjerili su temperaturu površine iz svemira s dnevnom vremenskom rezolucijom, također bilježeći približne dnevne maksimalne i minimalne temperature zahvaljujući vremenima preleta," rekla je Ponti. 

Vidi također: Dekodiranje simbiotske tajne maslinine mušice

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

Dodatno je razvijena metodologija temeljena na statistici i prostornih informacija kako bi se popunile praznine uzrokovane oblačnošću, budući da MODIS senzori ne mogu gledati kroz oblake.

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

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

Učinkovitost ovog pristupa temelji se na ranijim istraživanjima izraelskog tima znanstvenika koji je razvio metodu kalibracije temperatura površine zemlje dobivenih iz MODIS-a pomoću NDVI podataka.

"Postavili su termometre unutar krošanja maslina i otkrili da je temperatura dobivena iz MODIS satelita, nakon korekcije pomoću MODIS NDVI-ja, preciznije procijenila temperaturu krošanja od najbliže meteorološke postaje", rekao je Ponti.

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

"Ako želimo stvoriti stvarni utjecaj na poljoprivredu, moramo promatrati što se događa iz dana u dan, jer tako funkcioniraju biljke i međusobno djelujući organizmi", primijetio je Ponti.

Potreba za vrlo preciznim informacijama o agroekosustavima dovela je do razvoja fiziološki utemeljenog demografskog modela maslinarskog agroekosustava u suradnji s ne-profitnog znanstvenog konzorcija CASAS Global.

Izlazni rezultat modela je detaljno i realistično biološko prikazivanje životnih ciklusa masline i maslinine mušice, uključujući njihove interakcije.

Ova vrsta modeliranja, koja kombinira pristup odozgo prema dolje (korištenjem satelitskih podataka) s pristupom odozdo prema gore (biološki mehanizmi), nadilazi ograničenja oba pristupa i pruža moćan alat za stratešku analizu u upravljanju poljoprivredom.

Kombinacija satelitskih opažanja, kombinacija satelitskih opažanja, (250-metarske) rezolucije. (250-metarsku) rezoluciju.

"Za biljku [model] simulira populacije listova, grana i korijena. Istim osnovnim modelom simulira rađanje, rast, starenje i umiranje biljnih organa ili stadija insekata", rekao je Ponti.

"Stoga koristimo isti model za opis kukaca i biljaka u našem sustavu maslina – maslinina mušica", dodao je.

Za biljku je primarni resurs energija iz solarne radijacije, zajedno s hranjivim tvarima i vodom iz tla. Za muhu je resurs sama biljka na kojoj se hrani: koliko maslina može pronaći za polaganje jaja. Njezine vitalne stope (rast, reprodukcija) ovise o dostupnosti maslina.

"To modelima daje određenu razinu biološkog realizma jer su ograničeni stvarnim resursnim ograničenjima s kojima se organizmi suočavaju", rekao je Ponti.

"Ako muha ne pronađe masline, ulazi u reproduktivni mirov, baš kao i u prirodi. Dakle, to nije alat za točno 'predviđanje' zaraze, ali vam može reći da je u određenim uvjetima okoliš pogodan za nju", objasnio je.

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

Baš kao i vremenske prognoze, biološke prognoze su izazovne. Samostalno predviđanje vremena smatra se nepouzdanim izvan kratkog razdoblja od oko tri dana.

"Ipak, koristimo vremenske podatke kao ulaz za naše biološke modele, pa se nesigurnost zbraja", rekao je Ponti. "Ono što naši modeli dodaju jest strateška informacija." 

Prognoziranje može naznačiti kada treba djelovati, ali ne može vam reći zašto se nešto događa ili kako se učinkovitije pripremiti u klimatskim promjenama.

"To zahtijeva razumijevanje mehanizama i dinamike na terenu", rekao je Ponti. "U tome je poanta: ako je maslinina mušica ključni štetnik, kako ga možemo bolje upravljati s ekonomskog i operativnog stajališta, osobito uz klimatske promjene, kada pretpostavke o klimi postaju zastarjele i pravila upravljanja koja iz njih proizlaze možda više ne vrijede?" 

Vidi također: Istraživači razvili algoritam za predviđanje potencijala uroda na temelju klimatskih podataka

"To smo jasno pokazali u našem radu u Andaluziji", dodao je. "Na primjer, u nekim područjima više nema dovoljno sati hladnoće za poticanje cvatnje kod maslina. U toplijim područjima populacija muhe ostaje ispod praga zbog visokih temperatura koje se približavaju ili premašuju toplinsku toleranciju muhe." 

Korištenje preciznijih klimatskih i vegetacijskih informacija može pomoći donositeljima politika da preoblikuju strategije suzbijanja štetnika.

Regionalne intervencije i politike, poput onih u Andaluziji, gdje integrirane organizacije za kontrolu nadziru i propisuju tretmane, oslanjaju se na analizu prethodnih podataka.

"Na primjer, nadzor bi tradicionalno mogao započeti u svibnju, ali ako su zime toplije, može biti korisnije započeti ranije", rekao je Ponti.

Maslinina mušica ima brz rast populacije, usko je sinkronizirana s životnim ciklusom masline i može se razmnožavati tijekom cijele godine čim su plodovi i klima pogodni. To je čini značajnim štetnikom maslinarskih usjeva diljem svijeta.

"Ako se ne prati i ne kontrolira rano, brzo izmakne kontroli", rekao je Ponti. "Stoga je najbolji pristup možda nadzor čak i tijekom 'mirne' sezone, kasne zime ili ranog proljeća. S obzirom na buduće klimatske trendove, proaktivnost će biti ključna."

Kako vrijeme postaje sve nepredvidljivije, a ekstremni događaji sve češći, do te mjere da više nisu iznimni, poljoprivredne institucije sve teže planiraju učinkovite usluge zaštite.

"Ovaj modelarski alat pruža realističan uvid u ono što se događa na terenu, nešto što nikada ne biste mogli dobiti terenskim opažanjima u ovom mjerilu i tijekom ovog razdoblja", rekao je Ponti.

"U Pugliji smo simulirali 20 godina dinamike masline i maslinine mušice na dnevnoj vremenskoj skali s razlučivošću od 250 metara za stotine tisuća lokacija, zahvaljujući računalstvu u oblaku koje je osigurao talijanski partner Recube," dodao je.

"Pribaviti iste takve podatke iz terenskih opažanja jednostavno bi bilo nemoguće. Ovakav sustav vam pruža uvid na razini terena praktički besplatno", nastavio je Ponti.

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

"To je važno znati. Možete simulirati različite scenarije upravljanja, poput ranijeg djelovanja, i procijeniti koliko je korisno", rekao je Ponti.

"Ne možete provoditi deset godina terenskih pokusa diljem cijele Puglie. Ali ovaj vam model omogućuje da to učinite virtualno u roku od nekoliko minuta", dodao je. "Dakle, iako nije namijenjen za kratkoročno predviđanje, jer bi to zahtijevalo savršeno detaljne biološke i klimatske podatke u stvarnom vremenu, izvrstan je za strateško opisivanje i planiranje."

NASA-ini sateliti Aqua i Terra uskoro će biti povučeni iz uporabe. Kao rezultat toga, istraživači već rade na korištenju drugih satelita, poput onih koje su lansirali Eumetsat i Europska svemirska agencija, a koji nose slične senzore.

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

"Ali trenutačno nemaju dnevnu vremensku rezoluciju, iako postoje planovi da se u budućim Sentinel misijama postigne dnevna rezolucija", rekao je Ponti.

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

Podaci o klimi dobiveni iz satelita i drugi klimatski podaci, u kombinaciji s inteligencijom demografskog modela utemeljenog na fiziološkim osnovama, mogli bi se pokazati ključnima u godinama koje dolaze, ne samo za maslinike, već i za mnoge usjeve koje su istraživači već proučili.

Projekt je proveden u sklopu projekta TEBAKA i temelji se na IKT infrastrukturi razvijenoj u sklopu projekta Med-Gold, a oba su financirana od strane Europske unije.

Da bi ovi podaci poslužili kao temelj strategije, 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 proširivanje vremenskih serija 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 događa upravo sada", zaključio je. "Statističke analize onoga što se dogodilo u prošlosti na određenom području izvrstan su alat, ali više nisu dovoljne jer se klima brzo mijenja."

---