Un nuovo strumento utilizza i dati satellitari per combattere la mosca dell'olivo

In occasione di una recente conferenza tenutasi presso l’Agenzia Spaziale Europea a Frascati, in Italia, i ricercatori hanno presentato uno strumento in grado di aiutare a combattere e prevenire le infestazioni da mosca dell’olivo nel contesto dei cambiamenti climatici.

Il progetto nasce dall’integra­zione dei cicli bi­ologi­ci dell’olivo e della mosca dell’olivo con i dati satellitari per­ti­nen­ti.

“Dovremmo considerare questo progetto come un nuovo con­tri­bu­to agli sforzi in corso per il con­tro­l­lo dei parassiti”, ha detto a Olive Oil Times Luigi Ponti, ricercatore presso l’Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l’Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile (ENEA).

Non è possibile condurre dieci anni di prove sul campo in tutta la Puglia. Ma questo modello permette di farlo virtualmente in pochi minuti. - Luigi Ponti, ricercatore, ENEA

Una fonte cruciale di dati per il progetto proviene dalle osservazioni satellitari effettuate utilizzando i sensori MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) installati a bordo di due satelliti della NASA, Terra e Aqua.

Negli ultimi due decenni, questi sensori hanno misurato diverse variabili di superficie, come gli indici di vegetazione, fornendo al contempo dati altamente affidabili sulla temperatura della superficie terrestre.

"Hanno misurato la temperatura della superficie dallo spazio con una risoluzione temporale giornaliera, rilevando anche le temperature massime e minime giornaliere approssimative grazie ai loro tempi di sorvolo", ha detto Ponti. 

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Una precedente ricerca di Markus Neteler, fondatore di Mundialis, una società tedesca partner del progetto, ha ideato un metodo per estrarre i dati di temperatura dalle osservazioni satellitari.

Inoltre, è stata sviluppata una metodologia basata su statistiche e informazioni spaziali per colmare le lacune causate dalla copertura nuvolosa, poiché i sensori MODIS non riescono a vedere attraverso le nuvole.

La ricerca presentata da Ponti e dai suoi colleghi mirava a collegare questo ampio set di dati a un indice di vegetazione derivato dal MODIS noto come Indice di Vegetazione Normalizzato (NDVI).

Il MODIS NDVI misura la quantità di vegetazione verde sulla superficie terrestre, fornendo informazioni sulla copertura del suolo durante tutto l’anno. Tali informazioni possono essere utilizzate per migliorare i dati sulla temperatura derivati dai satelliti MODIS.

L’efficacia di questo approccio si basa su una precedente ricerca condotta da un team di scienziati israeliani che ha sviluppato un metodo per calibrare le temperature della superficie terrestre derivate da MODIS utilizzando i dati NDVI.

“Hanno installato dei termometri all’interno delle chiome degli ulivi e hanno scoperto che la temperatura ricavata dai satelliti MODIS, una volta corretta utilizzando l’NDVI MODIS, stimava la temperatura della chioma meglio della stazione meteorologica più vicina”, ha detto Ponti.

Grazie a questi dati, è possibile stimare la temperatura percepita sia dalla pianta che dalla mosca dell’olivo.

“Se vogliamo un impatto agricolo reale, dobbiamo osservare ciò che accade giorno per giorno, perché è così che operano le piante e gli organismi che interagiscono con esse”, ha osservato Ponti.

La necessità di informazioni altamente precise sugli agroecosistemi ha portato allo sviluppo del modello demografico basato sulla fisiologia dell’agroecosistema olivicolo in collaborazione con il consorzio scientifico senzaconsorzio scientifico senza scopo di lucro CASAS Global.

Il risultato del modello è una rappresentazione biologica dettagliata e realistica dei cicli di vita dell’olivo e del moscerino dell’olivo, comprese le loro interazioni.

Questo tipo di modellizzazione, che combina un approccio top-down (utilizzando dati satellitari) con un approccio bottom-up (meccanismi biologici), supera i limiti di entrambi e fornisce un potente strumento per l’analisi strategica nella gestione agricola.

La com­bi­na­zione di os­ser­va­zioni satel­li­ti, modellizzazione bi­olo­gica e strumenti di informazione geogra­fica open-source permette ai ricercatori di visualizzare e anal­i­zare le dinami­che con una risoluzione tem­po­rale (giornaliera) e spa­zia­le (250 metri).

“Per la pianta, [il modello] simula le popolazioni di foglie, rami e radici. Con lo stesso modello di base, simula la nascita, la crescita, l’invecchiamento e la morte degli organi vegetali o degli stadi degli insetti”, ha detto Ponti.

“Quindi usiamo lo stesso modello per descrivere sia gli insetti che le piante nel nostro sistema olivo-mosca dell’olivo”, ha aggiunto.

Per la pianta, la risorsa primaria è l’energia della radiazione solare, insieme ai nutrienti e all’acqua del suolo. Per la mosca, la risorsa è la pianta di cui si nutre: quante olive riesce a trovare per deporre le uova. I suoi tassi vitali (crescita, riproduzione) dipendono dalla disponibilità di olive.

“Questo conferisce ai modelli un certo grado di realismo biologico, perché sono vincolati dai limiti delle risorse del mondo reale che gli organismi devono affrontare”, ha detto Ponti.

“Se la mosca non trova olive, entra in un periodo di quiete riproduttiva, proprio come in natura. Quindi, non è uno strumento per ‘prevedere’ un’infestazione con esattezza, ma può indicare che, in determinate condizioni, l’ambiente è adatto a ospitarne una”, ha spiegato.

“Non si può dire ‘la mosca arriverà domani’, ma si può dire ‘questa zona presenta attualmente condizioni che favorirebbero lo sviluppo della mosca’”, ha aggiunto Ponti.

Proprio come le previsioni meteo, le previsioni biologi­che sono compli­cati­se. Le previsioni meteo sono di per sé con­siderate in­affidabili oltre un breve periodo di circa tre giorni.

“Tuttavia, utilizziamo i dati meteorologici come input per i nostri modelli biologi­ci, quindi l’incertezza si aggrava”, ha detto Ponti. “Ciò che i nostri modelli aggiungono sono informazioni strategiche”. 

Le previsioni possono indicare quando agire, ma non possono spiegare perché qualcosa sta accadendo o come prepararsi in modo più efficace in un clima che cambia.

«Ciò richiede la comprensione dei meccanismi e delle dinamiche sul campo», ha affermato Ponti. «Il punto è questo: se la mosca dell’olivo è un parassita chiave, come possiamo gestirla meglio dal punto di vista economico e operativo, specialmente in un contesto di cambiamento climatico, dove le ipotesi sul clima sono obsolete e le conseguenti regole di gestione potrebbero non essere più applicabili?” 

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“Lo abbiamo dimostrato chiaramente nel nostro lavoro in Andalusia”, ha aggiunto. “Ad esempio, in alcune zone non ci sono più abbastanza ore di freddo per indurre la fioritura degli ulivi. Nelle zone più calde, la popolazione di mosche rimane al di sotto della soglia a causa delle alte temperature che si avvicinano o superano la tolleranza termica della mosca.” 

L’utilizzo di informazioni climatiche e vegetative più precise può aiutare i responsabili politici a ridefinire le strategie di controllo dei parassiti.

Gli interventi e le politiche specifici per regione, come quelli in Andalusia, dove le organizzazioni di controllo integrato monitorano e prescrivono trattamenti, si basano sull’analisi dei dati passati.

“Ad esem­pi­o, il mon­i­tor­a­gio potrebbe tra­di­zio­na­­mel­mente in­­e­r­ire a maggio, ma se gli inver­ni sono più cal­di, potrebbe essere più uti­le in­­e­r­ire prima”, ha detto Ponti.

La mosca dell’olivo ha una rapida crescita della pop­ola­zione, è strettamente sin­cronizzata con il ciclo di vita dell’olivo e può riproducersi tutto l’anno non appena i frutti dell’olivo e il clima sono ad­atti. Questo la rende un parassita si­g­ni­fi­ca­tivo delle colture di olivo in tutto il mondo.

“Se non viene monitorata e controllata tempestivamente, la situazione sfugge rapidamente di mano”, ha affermato Ponti. “Pertanto, l’approccio migliore potrebbe essere quello di effettuare il monitoraggio anche durante la stagione ‘tranquilla’, ovvero alla fine dell’inverno o all’inizio della primavera. Considerate le future tendenze climatiche, sarà fondamentale adottare un approccio proattivo”.

Man mano che il tempo diventa sempre più imprevedibile e gli eventi estremi si fanno più frequenti, al punto da non essere più eccezionali, le istituzioni agricole trovano sempre più difficile pianificare servizi di protezione efficaci.

“Questo strumento di modellizzazione offre una visione realistica di ciò che sta accadendo sul campo, qualcosa che non si potrebbe mai ottenere attraverso osservazioni sul campo su questa scala e per questa durata”, ha affermato Ponti.

“In Puglia, abbiamo simulato 20 anni di dinamiche dell’olivo e della mosca su una scala temporale giornaliera con una risoluzione di 250 metri per centinaia di migliaia di località, grazie al cloud computing fornito dal partner italiano Recube”, ha aggiunto.

“Ottenere lo stesso tipo di dati dalle osservazioni sul campo sarebbe semplicemente impossibile. Questo tipo di sistema fornisce quelle informazioni a livello di campo praticamente a costo zero”, ha continuato Ponti.

Poiché il clima influisce in modo diverso su piante e insetti, le loro interazioni e il loro equilibrio cambiano.

“È importante saperlo. Si potrebbero sim­u­lare di­ver­si scen­ari di gest­ione, come un inter­ven­to più pre­co­cente, e val­u­tare quanto sia vantaggioso”, ha detto Ponti.

“Non è possibile condur­re dieci anni di prove sul campo in tutta la Puglia. Ma questo modello permette di farlo virtual­mente in pochi minuti”, ha aggiunto. “Quindi, sebbene non sia pensato per le previsioni a breve termine, poiché ciò richiederebbe dati biologici e climatici in tempo reale perfettamente dettagliati, è ottimo per descrivere e pianificare a livello strategico.”

I satelliti Aqua e Terra della NASA sono in procinto di essere dismessi. Di conseguenza, i ricercatori stanno già lavorando all’utilizzo di altri satelliti, come quelli lanciati da Eumetsat e dall’Agenzia Spaziale Europea, che trasportano sensori simili.

La nuova generazione dei satelliti Sentinel dell’agenzia ha un’elevata risoluzione spaziale ed è in grado di osservare le temperature superficiali.

“Ma attualmente non hanno una risoluzione temporale giornaliera, anche se ci sono piani per raggiungere la risoluzione giornaliera nelle future missioni Sentinel”, ha detto Ponti.

“Ciò significa che non possono fornire le temperature massime e minime giornaliere, fondamentali per i ritmi circadiani, i cicli naturali che regolano la vita sulla Terra”, ha spiegato.

I dati climatici satellitari e di altro tipo, combinati con l’intelligenza dei modelli demografici basati sulla fisiologia, potrebbero rivelarsi cruciali negli anni a venire, non solo per gli oliveti, ma per molte colture che i ricercatori hanno già studiato.

Il progetto è stato realizzato nell’ambito del progetto TEBAKA e si basa sull’infrastruttura ICT sviluppata dal progetto Med-Gold; entrambi sono finanziati dall’Unione Europea.

Affinché questi dati possano orientare la strategia, le istituzioni pubbliche e le organizzazioni regionali devono agire.

“Ciò che manca sono le risorse di ricerca e di progetto per supportare il cloud computing necessario, mantenendo ed estendendo la serie temporale del set di dati che abbiamo utilizzato, che copre circa 20 anni, dal 2003 al 2023. Si tratta di un periodo lungo e prezioso”, ha affermato Ponti.

«Il cambiamento climatico non è qualcosa che acca­derà alla fine del sec­olo. È qualcosa che sta acca­endo proprio ora», ha con­cluso. «Le analisi statistiche di ciò che è accaduto in passato in una determinata area sono uno strumento eccellente, ma non sono più sufficienti, perché il clima sta cambiando rapidamente».

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