On lämmin kesäpäivän iltapäivä Tansanian kylässä Lupirossa, ja Mikkel Brydegaard kärisee tiilitavassa ja yrittää korjata rikkoutuneen laserin. Hänen vieressä, korkealla jalustalla, kolme kaukoputkea osoittavat ikkunan läpi etäisyyden puussa. Kannettava tietokone lepää käännetyssä laatikossa odottaen signaalin vastaanottamista.
Asiaan liittyvä sisältö
- Musiikki tai eläinten väärinkäyttö? Lyhyt kissan pianon historia
Toimivalla laserilla tätä järjestelmää kutsutaan lidar-tyyppiseksi tutkaksi, Brydegaard kertoo, mutta käyttäen laseria radioaaltojen sijasta. Asennuksen on tarkoitus kerätä tarkkaa tietoa malariahyttysten liikkeistä. Mutta kun aurinko alkaa laskea, Brydegaard on hermostunut. Hän ja hänen kollegansa ovat viettäneet viikon Tansaniassa, eikä heidän laite ole vieläkään aloittanut tietojen keräämistä. He ovat melkein myöhässä.
Huomenna aurinkopimennys hävittää auringon Tansanian yli - tapahtuma, joka tapahtuu täällä vain muutaman vuosikymmenen välein. Brydegaard ja hänen ryhmänsä Ruotsin Lundin yliopistosta ovat matkustaneet tuhansia mailia katsomaan. Heidän välittömänä tavoitteena on nähdä, vaikuttaako pimennys tautia kuljettavien hyönteisten käyttäytymiseen. Niiden suurempi tehtävä on kuitenkin osoittaa, että laserit voivat mullistaa hyönteisten tutkimuksen.
Lidar käsittää lasersäteen ampumisen kahden pisteen välillä - tässä tapauksessa kotelon ja puun välillä. Kun hyönteiset lentävät palkin läpi, ne sirottavat ja heijastavat valoa takaisin teleskoopeihin tuottaen tietoa, josta tutkijat toivovat tunnistaa erilaisia lajeja. Aikana, jolloin tuholaiset tuhoavat tarpeeksi ruokaa ylläpitääkseen kokonaisia maita - ja kun hyönteisten välittämät taudit tappavat satoja tuhansia ihmisiä vuosittain -, tämä palkkien ja linssien järjestely voisi, ehkä, ehkä, parantaa miljoonia ihmishenkiä.
Mutta ilman toimivaa laseria, matka Tansaniaan ei laske mitään.
Jo joukkue on jo lähestynyt luopumista. Muutama päivä sitten heidän kaksi suuritehoista laseriaan eivät toimineet. ”Ensimmäinen ajatukseni oli, okei - pakata kaikki, siirrymme takaisin”, Brydegaard kertoo minulle. ”Tansaniassa ei missään nimessä löydy varaosaa.” Hän ajatteli katkerasti kymmeniä tuhansia dollareita, jotka he olivat käyttäneet laitteisiin ja matkoihin. Mutta sitten hän käveli kaupunkiin hänen jatko-opiskelijansa Samuel Janssonin kanssa ja puhalsi olutpullon yli puhelinten yhteystietojen läpi. Ehkä he alkoivat ajatella, että matkan oli mahdollista pelastaa loppujen lopuksi.
*
Laserit voivat olla huippuluokan työkalu hyönteisten tunnistamiseen, mutta lidar-menetelmän ytimessä on tyylikäs ja vuosisatoja vanha entomologian periaate. Lähes jokaisella lentävällä hyönteislajilla koista puoliväliin hyttynen on ainutlaatuinen siipiäänitaajuus. Esimerkiksi naispuolinen Culex-stigmatosomahyttysto voi lyödä siipiään 350 hertsiä taajuudella, kun taas urospuolinen Culex tarsalis voi olla 550 hertsiä. Näiden erojen takia hyönteisen siipimarttu on kuin sormenjälki. Ja siipimahjonnan tutkimus on viime vuosina kokenut renessanssin etenkin ihmisten terveyden alalla.
Kauan ennen lasereita tai tietokoneita ajatteltiin siipimahdollisuuksista ääni - jopa musiikillisesti. Huolellinen kuuntelija voisi sovittaa kärpäsen summan pianon näppäimeen. Juuri se, mitä luonnofilosofi Robert Hooke teki 1700-luvulla: ”Hän osaa kertoa, kuinka monta iskua kärpäset tekevät siipillä (ne kärpäkset, jotka humisevat lentäessään) huomautuksella, johon se vastaa musiikissa heidän lentonsa aikana ”, kirjoitti brittiläinen virkamies ja Hooken ystävä Samuel Pepys.
Mutta tosiasia, että Hooke luottaa korviinsa, on pitänyt tehdä havainnoistaan vaikeaa kommunikoida. Tietämystä jaettiin perinteisesti tieteellisten lehtien, kirjeiden ja näytepiirrosten kautta, ja siten entomologit yleensä luottavat näkemykseen eikä kuuloon. "Kenttä on ollut erittäin, erittäin kapea painopiste jo pitkään", sanoo entomologi ja epidemiologi Laura Harrington, New Yorkin osavaltion Cornellin yliopistossa.
1900-luvulla tutkijat alkoivat kuitenkin murtaa muotia. Tärkein siipisyötön havaitsemismenetelmä oli visuaalinen: aikavalokuvausmenetelmä, joka sisälsi valokuvien ottamisen nopeasti peräkkäin. Tällä oli rajoituksiaan, ja muutama innokkaat tutkijat pitivät Robert Hooken auditiivista lähestymistapaa etuna - etenkin Olavi Sotavalta, suomalainen entomologi, jolla oli harvinainen lahja absoluuttisesta sävelkorkeudesta. Aivan kuten absoluuttisen sävelkorkeuden omaava säveltäjä voisi korvata musiikillisen kappaleen korvan kautta, Sotavalta pystyi tunnistamaan hyttysen siipien tarkan sävyn ilman pianon apua.
(© Matthew Hevonen) ”Akustinen menetelmä mahdollistaa hyönteisten havaitsemisen vapaassa lennossa”, Sotavalta kirjoitti vuonna 1952 Nature -lehdessä. Toisin sanoen, koska hänellä oli absoluuttinen äänenkorkeus, Sotavalta pystyi tekemään siipien tarkkailua paitsi laboratoriossa olevilla kameroilla, myös luonnossa korvillaan. Tutkijat saavat tiedon ja rajoittavat aisteja, joita he valitsevat käyttää.
Sotavallan erikoinen lähestymistapa tutkimukseen viittaa siihen, että tiettyjä tieteellisiä oivalluksia syntyy, kun erilliset tieteenalat törmäävät toisiinsa: hän käytti canny-korvaansa paitsi lajien tunnistamiseen tutkimuksensa aikana myös musiikille. "Hänellä oli kaunis lauluääni", sanoo Petter Portin, genetiikan emeritusprofessori, joka oli kerran Sotavallan opiskelija. Portin muistaa hänet korkeana, hoikkana miehenä, joka aina käytti sinistä laboratoriotakkaa.
Sotavallan lehdet Suomen kansalliskirjastossa ovat uteliaita yhdistelmiä kirjeitä, monografioita hyönteisten käyttäytymisestä ja nuotteja. Jotkut hänen sävellyksistään ovat saaneet lintuja ja hyönteisiä.
Yksi outoimmista Sotavallan papereista, jotka julkaistiin Suomen eläintieteellisen yhdistyksen vuosikirjoissa, dokumentoi hämmästyttävän yksityiskohtaisesti kahden erityisen yöpikkonen laulut. Sotavalta kuuli heidät peräkkäisinä kesinä oleskellessaan Lempäälän kesäkodissa. Itse paperi tuntuu kuivalta, kunnes käy ilmi, että hän yrittää soveltaa musiikkiteoriaa linnunlauluun.
"Kahden peräkkäisen vuoden aikana esiintyneiden kahden Sprosser-yöpikamiehen ( Luscinia luscinia L. ) kappale nauhoitettiin akustisesti ja esitettiin tavanomaisella kärkimerkinnällä", hän kirjoitti.
Tämän jälkeen on lähes 30 sivua muistiinpanoja, kaavioita ja analyysi lintujen rytmistä ja tonaalisuudesta. Korostettuaan kahden kappaleen samankaltaisuutta hän toteaa: ”Koska niiden laulupaikkojen välillä oli pieni etäisyys, pääteltiin, että he olivat ehkä isä ja poika.” Vaikuttaa siltä, että hänen teoksensa on jonkinlaista etsintää. kuvio, jokin musiikillinen idea, jonka samat lajit jakavat.
Hänen Nature -teoksensa oli kuitenkin melko seuraamuksellista. Sotavalta kuvailee siellä "akustisen menetelmänsä" käyttöä hyönteisten tunnistamiseksi absoluuttisen sävelkorkeutensa avulla ja teoreettisia hyönteisten siipijyvän hienouksista: kuinka paljon energiaa se kuluttaa ja kuinka se vaihtelee ilmanpaineen ja kehon koon mukaan. Silti vain vuosikymmeniä myöhemmin Brydegaardin kaltaiset tutkijat vahvistivat siipien sykkeen merkityksen hyönteisten - esimerkiksi malariaa kuljettavien hyttysten - tutkimuksessa.
*
Tansaniassa Brydegaardilla, Janssonilla ja insinööri Flemming Rasmussenilla ei ole absoluuttista sävelkorkeutta - ja vaikka he tekisivätkin, se ei auta paljon. Kylässä ja sen ympäristössä on miljoonia hyönteisiä, ja he dronevat sinfoniassa, joka ei lopu koskaan.
Näillä tutkijoilla on innokkaan korvan sijasta korkean teknologian laite ja kaksi rikkilaseeria. Ja heidän puhelimensa.
Kun laserit epäonnistuivat, ratkaisun löytämiseen kesti muutama väärä aloitus. Norsunluurannikon tutkijalla oli toimiva laser, mutta hän oli poissa Yhdysvalloissa. Brydegaard harkitsi korvaavan postituksen lähettämistä postitse, mutta tiesi, että tullin ja päivän ajomatkan päässä Dar es Salaamin lentokentältä ansiosta se todennäköisesti ei saapuisi ajoissa pimennykseen.
Lopuksi he lähettivät tekstiviestin kauppakumppanilleen FaunaPhotonicsin toimitusjohtajalle Frederik Taarnhøjille ja kysyivät, voisiko hän harkita Ruotsista toimivan tutkijan lähettämistä joillakin varalasereilla. Taarnhøj sanoi kyllä.
Joten trio soitti muutama miellyttävä puhelu ja lopulta vakuutti toisen jatko-opiskelijan, Elin Malmqvistin, nousemaan lentokoneeseen seuraavana päivänä. Kun hän teki, hän kantoi matkalaukkuunsa kolme pientä metallilaatikkoa.
Saga ei ollut vielä ohitse. Jopa viime hetken lennon valtavien kustannusten jälkeen ensimmäinen korvaaminen epäonnistui: Brydegaard sekoitti kiireessään anodin katodin kanssa, joka oikosulki laserdiodin. Toinen laser antoi säteen, mutta selittämättömästi se oli niin heikko, ettei ollut käyttökelpoinen.
Se on viimeinen laser, jonka Brydegaard nyt purkaa, toivoen, että ainakin tämä toimii odotetulla tavalla. Siihen mennessä, kun hän ruuvaa sen jalustalle, se on melkein auringonlasku ja hänen levottomuutensa on tuntuva. Tunnissa on liian tumma kalibroida edes toimiva laser. Kaikki ratsastaa tällä laitteella.
*
Laura Harringtonin laboratorio Cornellissa näyttää vähän kuin ravintolakeittiö. Se, mikä muistuttaa sisäänkäynnin pakastimen ovea, johtaa todella inkubaatiotilaan. Se on kostea ja loisteputkivalaistu. Hyllyt peitetään huolellisesti merkittyihin laatikoihin. Harrington näyttää minulle hyttysmunia sellaisten kertakäyttöisten astioiden sisällä, joissa kantaisit keittoa. Konttien yläosassa on jonkinlainen verkko - morsiamen verho, estääksesi hyttysiä karkaamasta, hän sanoo. Menetelmä ei ole aivan tyhjä. Muutama hyttyset ovat paenneet, ja ne soivat korvien ja nilkkojen ympärille, kun keskustelemme.
Kun puhumme Sotavallan lähestymistavasta, Harrington sanoo olevansa ”ehdottomasti aikaansa edellä”. Jo viime vuosinakin, hyönteisten kuunteluun ajatellut tutkijat eivät ymmärtäneet kuinka monta hyönteistä kykenevät kuuntelemaan. "Pitkäksi aikaa tutkijat ajattelivat, että naishyttyset olivat kuuroja - etteivät he kiinnittäneet lainkaan huomiota ääneen", Harrington sanoo.
Mutta vuonna 2009 Harrington asetti pitkän aikavälin oletuksen koetukselle. Epätavallisessa ja monimutkaisessa kokeessa hän ja hänen kollegansa kiinnittivät naispuolisen Aedes aegypti -hyttysen hiuksiin, asensivat mikrofonin läheisyyteen ja sijoittivat molemmat ylösalaisin olevaan vesisäiliöön. Sitten he vapauttivat urospuoliset hyttyset säiliön sisällä ja kirjasivat tulokset.
Ryhmän havainnot hämmästyivät Harringtonia ja johtivat läpimurtoon äänen ja entomologian tutkimuksessa. Aedes aegypti suoritti eräänlaisen keski-ilmassa pariutumisen tanssin, jolla oli kaikki tekeminen äänen kanssa. Naisten hyttyset eivät vain reagoineet urosten ääniin, vaan näyttivät kommunikoivan myös omien ääniensä kanssa. "Huomasimme, että miehet ja naiset todella laulavat toisilleen", Harrington sanoo. "Ne harmonisoituvat juuri ennen parittelua."
Tätä "pariutumislaulua" ei tuota äänenjohdot. Se tuotetaan siipimällä. Normaalin lennon aikana uros- ja naarashyttysten siipien lyönnit ovat hiukan erilaisia. Mutta Harrington havaitsi, että pariutumisprosessin aikana urokset linjasivat siipisyötön taajuutensa naaraiden kanssa.
"Mielestämme nainen testaa urosta", Harrington selittää. ”Kuinka nopeasti hän voi lähentyä harmonisesti.” Jos niin, hyttyslaulut voivat toimia kuten kuulostavat riikinkukot. Ne näyttävät auttavan naaraita tunnistamaan kireimmät kaverit.
(© Matthew Hevonen) Nämä tulokset huomioon ottaen ja Bill & Melinda Gates -säätiön äskettäin myöntämällä apulla Harringtonin laboratorio on aloittanut uuden hyttysloukun kehittämisen kenttätutkimusta varten. Samanlaisia hankkeita ovat toteuttaneet muun muassa Australian James Cookin yliopiston ja New Yorkin Columbian yliopiston ryhmät.
Tutkijalle nykyisissä hyttysloukkuissa on haittoja. Kemialliset ansoja on täytettävä uudelleen, kun taas sähköisillä ansoilla on tapana tappaa hyttysiä. Harrington haluaa uuden ansaansa hyödyntävän äänenvoiman elävien yksilöiden sieppaamiseksi seurantaa ja tutkimusta varten. Se yhdistäisi vakiintuneet menetelmät hyttysten, kuten kemikaalien ja veren, houkuttelemiseksi nauhoitettujen hyttysten ääniin parin kappaleen jäljittelemiseksi. Tärkeää on, että sitä voitaisiin käyttää kummankin sukupuolen hyttysten sieppaamiseen.
Historiallisesti tutkijat ovat keskittyneet naishyttysten pyydystämiseen, jotka kahdesti päivässä käyvät metsästämään nisäkkäitä puremaan - ja jotka saattavat kantaa malarian loisia (urokset eivät). Mutta tutkijat ovat viime aikoina alkaneet pitää mieshyttysiä tärkeänä osana myös malarian torjuntaa. Esimerkiksi yksi nykyinen ehdotus taudin hillitsemiseksi liittyy geneettisesti muunnettujen urosten, jotka tuottavat hedelmättömiä jälkeläisiä, vapauttamiseen vähentämään tautia kantavien hyttysten populaatiota tietyllä alueella.
Harrington toivoo, että akustinen ansa - käyttämällä pariutumislaulua, joka houkuttelee miehiä - auttaisi tekemään uusia strategioita, kuten tämä on mahdollista. "Mitä yritämme tehdä, on todella ajatella laatikon ulkopuolella ja löytää uusia ja uusia tapoja hallita näitä hyttysiä", hän sanoo.
*
Viimeisen laserin ollessa paikallaan, Brydegaard kääntää kytkimen. Yhtäkkiä kannettavan tietokoneen näytössä jalustan viereen ilmestyy pieni valkoinen piste. Jokainen hengittää helpotuksensa: laser toimii.
Joukkue - joka koostuu Brydegaardista, Janssonista, Malmqvististä ja Rasmussenista - viettää viimeiset 15 minuutin päivänvaloa saattaen säteen keskittymään. Muut kuin muutamat paikalliset lapset, jotka huutavat “ mzungu ” - swahili kevyennahkaiselle ulkomaalaiselle - eivät näytä kukaan erityisen häiritsevän kaukoputkeilla houkuttelevia eurooppalaisia.
Auringonlasku heittää kauniin, pehmeän valon Lupiron ympärillä olevan soisen maiseman yli, mutta se merkitsee myös malarian leviämisen alkua. Kun pimeys alkaa pudota majaan, jossa lidar-järjestelmä on perustettu, kyläläiset kävelevät pelloilta; savupilarit nousevat kypsennyspaloista. Paikalliset luottavat toimeentuloonsa riisiin: riipulle tarjotaan kaksi ateriaa päivässä, ja pölyisen päätien varrella riisinäytelmät kasaantuvat kuin lehdet syksyllä. Mutta riisikentät vaativat seisovaa vettä, ja seisova vesi edistää malarian hyttysiä. Hyönteiset ovat jo alkaneet soida jalojemme ympärillä.
Nyt sinä iltana on asettunut ympärillemme, lidar-järjestelmä on vihdoin alkanut tallentaa torrenttia dataa. Joukkue istuu kotaa pitkin pimeässä; bensiinigeneraattori hums ulkopuolella, syöttäen laseria ja tietokonetta. Kannettavan tietokoneen näytöllä rakoinen punainen viiva näyttää piikit ja laaksot. Jokainen, Brydegaard kertoi, edustaa kaikua keilasta. Hämärän ympärillä kymmeniä tai satoja hyönteisiä voi ylittää palkin joka minuutti. Tarkkailemme ajanjaksoa, jota entomologit kutsuvat "ruuhkaksi" - toiminnan aalto, joka alkaa, kun naishyttyset parvivat kylään ja alkavat etsiä ruokaa.
Nicodemus Govella, Tansanian arvostetun Ifakaran terveysinstituutin lääketieteellinen entomologi - FaunaPhotonicsin paikallinen kumppani - on nähnyt iltahyttysen kiirehtivän satoja, jopa tuhansia kertoja. Hän tietää, miltä tuntuu väristyä ja oksentaa, kun malarian loinen tarttuu; hän on kokenut oireet uudestaan ja uudestaan. "Lapsuuteni aikana en osaa laskea kuinka monta kertaa", hän kertoo minulle.
Jos Tansanian epidemiologit käyvät sotaa malariaa vastaan, Ifakaran terveysinstituutti toimii kuin tiedusteluministeriö - se seuraa malarian hyttysten puremien tiheyttä, jakautumista ja ajoitusta. Govella sanoo, että hyttysten valvonnan "kultastandardi" oli perinteisesti menetelmä, jota kutsutaan ihmisen purkamissaaliksi. Se on huipputeknologiaa, mutta luotettava: vapaaehtoiselle annetaan lääkitystä malarian leviämisen estämiseksi. Hän istuu sitten ulkona jalat paljaina, antaen hyttysten laskeutua ja purra.
Ongelmana on, että suoja malariaa vastaan ei enää riitä. Hyttyset leviävät myös liian moniin muihin sairauksiin denguekuumeesta Zikaan. Tämän seurauksena ihmisten purkamissaalista pidetään nykyään yleisesti epäeettistä. "Se antaa sinulle tietoa, mutta on erittäin riskialtista", Govella sanoo. ”Muut maat ovat jo kieltäneet sen.” Kun terveysviranomaiset vetäytyvät vanhoista malarian seurantaa ja valvontaa koskevista strategioista, kokeellisiin tekniikoihin liittyvä työ ottaa uuden kiireellisyyden - missä laserit tulevat sisään.
Osittain Tansaniaa, matalarousu on osittain pohjaverkkojen ja torjunta-aineiden ansiosta ”vähentynyt valtavasti”, Govella kertoo minulle. Mutta taudin hävittäminen on osoittautunut vaikeaksi. Jotkut hyttyset ovat kehittäneet torjunta-aineiden kestävyyden. Samoin sängyt auttoivat saattamaan yöaikaisen leviämisen hallintaan - mutta hyttyset ovat mukauttaneet käyttäytymistään alkaessaan pureskella hämärässä ja aamunkoitteessa, kun ihmisiä ei ole suojattu.
Vuonna 2008 Govellan tytär sairastui malariasta. Takaisin ajatellen Govellan tapa muuttuu; hänen tarkka lääketieteellinen kielensä antaa tien hiljaiseen intohimoon. "En halua edes muistaa", hän sanoo. "Kun pääsen siihen muistiin, se tuo minulle todella paljon kipua."
Varhaisessa vaiheessa malaria voi näyttää tavalliselta vilustumiselta - siksi on niin tärkeää, että tutkijoilla on välineet seurata loisen ja sitä kuljettavien hyttysten leviämistä: väärän diagnoosin välttämiseksi. Hänen tyttärensä tapauksessa tiedon puute osoittautui traagiseksi. "Koska sitä ei havaittu pian, se eteni kouristusten tasolle", Govella sanoo. Hänen tyttärensä kuoli lopulta malarian komplikaatioihin. Sen jälkeen melkein joka päivä hän on ajatellut hävittämistä.
"Vihaan tätä tautia", Govella sanoo.
*
Malarian jatkuminen on turhauttanut tutkijoiden sukupolvia. Yli vuosisata loisen löytämisen jälkeen se kärsii edelleen satoja miljoonia ihmisiä vuosittain, joista puoli miljoonaa kuolee. Harringtonilla on omat muistansa taudin aiheuttamasta tuhosta: Vuonna 1998 hän matkusti Thaimaahan sarjaan kokeita ja sairastui itse malariaan. "Olin ainoa ulkomaalainen mailia ja mailia ympäri", hän sanoo. Kuumeen alkaessa Harrington alkoi ymmärtää tutkitun sairauden todellista taakkaa.
"Voin kuvitella itseni thaimaalaiseksi kyläläiseksi, jolla on nuo sairaudet", hän kertoo minulle. Hän oli kaukana lähimmästä sairaalasta ja tunsi olleensa yksin. ”Minusta tuntui, että jos kuolisin, ehkä ihmiset eivät selviäisi siitä.” Lopulta joku löysi hänet ja pani hänet pikavan taakse. Hän muistaa uppoutuneen deliriumiin, tuijoten tuuletinta, joka pyöri loputtomasti kattoon. ”Näin sairaanhoitajan ruiskulla, joka oli täynnä purppuranpunaista nestettä”, hän muistelee. Se muistutti häntä siitä, kun hän työskenteli vuosia aiemmin eläinlääkärillä, joka käytti purppura injektioita sairaiden eläinten rehevöitymiseen. "Luulin, että se oli loppu."
Viimeinkin kuume puhkesi ja Harrington tiesi aikovansa selviytyä. "Tunsin uskomattoman kiitollisuuteni elämästäni", hän sanoo. Kokemus teki hänestä entistä sitoutuneemman tutkimukseen. "Minusta tuntui, että minulla oli kyky yrittää omistaa urani sellaiselle, joka voisi lopulta auttaa muita ihmisiä."
Malaria on elävä esimerkki siitä, kuinka hyönteiset uhkaavat ihmisten terveyttä - mutta on olemassa monia muita tapoja, joilla ne voivat aiheuttaa haittaa. Hyönteiset leviävät myös muihin mikrobisairauksiin. Sitten on vaikutus, joka heillä on maataloudelle. YK: n elintarvike- ja maatalousjärjestön mukaan hyönteisten tuholaiset tuhoavat viidenneksen maailman sadontuotosta. Toisin sanoen, jos maailman viljelijöillä olisi parempia tapoja hallita lajeja, kuten johanneksia ja kovakuoriaisia, he voisivat ruokkia miljoonia enemmän ihmisiä.
Torjunta-aineet vähentävät hyönteisten aiheuttamia vahinkoja, mutta kun niitä käytetään erottelematta, ne voivat myös vahingoittaa ihmisiä tai tappaa hyönteiset, joihin luottaamme. Olemme edelleen riippuvaisia pölyttäjistä, kuten mehiläisistä, koista ja perhosista, mutta vuoden 2016 raportti osoitti, että 40 prosenttia selkärangattomista pölyttäjälajeista on sukupuuttoon sukupuuttoon. Tämän rakkauden ja vihan suhteen vuoksi hyönteisiin tarvitsemme kiireellisesti parempia tapoja seurata erilaisia lajeja - parempia tapoja erottaa meitä auttavat viat ja meitä vahingoittavat viat.
(© Matthew Hevonen) *
Pimennyspäivänä, juuri ennen keskipäivää, Lupiron yläpuolella olevassa sinisessä taivaassa kuun musta kiekko kulkee auringon edessä. Ryhmä lapsia on kokoontunut ympäri; he pitävät kädessään pieniä hitsauslasilevyjä, jotka skandinaaviset tutkijat ovat tuoneet mukanaan. Katsomalla vihreän sävyisen lasin läpi lapset näkevät auringon kapenevan puolikuun.
Ympärillämme oleva kylä on hämärtynyt; varjojamme ovat kasvaneet vähemmän selvästi. Valon perusteella vaikuttaa siltä, että äkillinen myrsky olisi tullut sisään tai joku olisi kääntänyt himmentimen, joka on saanut auringon heikkenemään. Ruotsalaiset tutkijat yhdessä kumppaniensa kanssa Ifakaran terveysinstituutissa ja FaunaPhotonicsissa haluavat tietää, muuttuvatko pimennyksen hämärässä hyönteiset, samoin kuin hämärässä.
Näytöllä katsomme punaisia huippuja, jotka ovat taas nousseet - ei niin monta kuin näimme auringonlaskun ja auringonnousun aikana, mutta enemmän kuin tavallisesti. Näillä tiedoilla on yksinkertainen syy: jos hyttyset ovat aktiivisempia pimennyksen aikana, se viittaa siihen, että ne käyttävät valoa vihjana, tietäen milloin parvi nousee joka aamu ja ilta nousevan ja laskevan auringon hämärästä.
Tietojen kaataessa tiedemiehet puhuvat minulle siitä, mitä tarkastelemme. Lidar kehitettiin alun perin tutkimaan paljon suurempia ilmiöitä, kuten muutoksia ilmakehän kemiassa. Tätä järjestelmää on yksinkertaistettu minimiin.
Jokaisella jalustan kolmella kaukoputkella on erillinen toiminto. Ensimmäinen ohjaa lähtevän laserin puulle noin puolen kilometrin päässä. Puunrunkoon naulattu on musta lauta, josta palkki loppuu. (Laserpolun tyhjentämiseksi jatko-opiskelija Jansson joutui leikkaamaan polun alaharjan läpi mačetilla.)
Kun hyönteiset lentävät lasersäteen läpi, heijastukset palautuvat takaisin laitteeseen heidän lyönti siipiensä kautta, ja he ottavat toisen teleskoopin vastaan. Kolmannen kaukoputken avulla ryhmä voi kohdistaa ja kalibroida järjestelmän; koko laite on kytketty kannettavaan tietokoneeseen, joka yhdistää tiedot. Näytön poikki tanssivat punaiset huiput edustavat lasersäteen ylittäviä hyönteisiä.
Lidar-järjestelmä tallentaa heijastuksia, joita Brydegaard kutsuu ”ilmakehän kaikuksi”, 4000 kuvaa sekunnissa. Myöhemmin ryhmä käyttää algoritmia kammatakseen tilannekuvia siipiäänitaajuuden - kunkin lajin sormenjäljen - avulla.
Toisin sanoen tämä laite saavuttaa optiikan avulla sen, mitä Olavi Sotavalta saavutti korvillaan ja mitä Harrington on saavuttanut mikrofonin avulla.
Mutta lidar-tiedoissa on joitain yksityiskohtia, joita ihmisen korva ei koskaan pystynyt havaitsemaan. Esimerkiksi hyönteisen siipien taajuuteen liittyy korkeampia harmonisia harmonioita. (Harmonikot antavat rikkaan viulun äänelle; he vastaavat mykistetyn kitaran kielen tuottamasta resonanssisormusta.) Lidar-järjestelmä pystyy vangitsemaan harmoniset taajuudet, jotka ovat liian korkeat, jotta ihmisen korva kuulisi. Lisäksi lasersäteet polarisoituvat, ja kun ne heijastuvat eri pinnoista, niiden polarisaatio muuttuu. Muutoksen määrä voi kertoa Brydegaardille ja hänen kollegoilleen, onko hyönteisen siipi kiiltävä vai matta, mikä on hyödyllistä myös yritettäessä erottaa erilaisia lajeja.
Kun auringon tumma levy alkaa kirkastua uudelleen, tutkijat ottavat kuvia ja yrittävät ilman suurta menestystä selittää, kuinka laserit toimivat paikallisille lapsille. Nyt kun data virtaa, jännite, joka seurasi lidar-järjestelmän asennusta, on yksinkertaisesti sulanut.
Lopuksi näyttää selvältä, että kokeen korkea hintalappu ei tule turhaan. Joukkue käytti n. 12 000 dollaria lidar-järjestelmään, ilman yhtä suuria kuljetus- ja työvoimakustannuksia. "Se kuulostaa paljon, seisoen afrikkalaisessa kylässä", Brydegaard myöntää. Toisaalta vanhemmat lidarimuodot, joita käytetään ilmapiirin tutkimiseen, voivat maksaa satoja tuhansia dollareita. Sitä vastoin malarian taakka lasketaan miljardeissa dollareissa - jos se voitaisiin laskea ollenkaan.
Muutamassa tunnissa aurinko kirkas pyöreä ympyrä palaa jälleen kirkkaasti. Muutama tunti sen jälkeen se on alkanut asettua.
Levitämme bugisumutetta hyönteisten torjumiseksi, jotka jälleen tulevat lentämään Lupiron ympärillä olevilta soisilta pelloilta. Sitten kävelemme kaupunkiin illalliselle, joka, kuten yleensä, sisältää riisiä.
*
Kolme kuukautta kokeen jälkeen soitin FaunaPhotonicsille oppimaan kuinka niiden analyysi eteni. Kun niin monet laserit olivat epäonnistuneet, halusin tietää onko lopullinen laser antanut heille tarvittavat tulokset.
Tiedot olivat sotkuisia, he sanoivat. "Kypsennysajankohtien aikana ilmassa on paljon savua ja pölyä", kertoi Jord Prangsma, insinööri, joka vastaa ryhmän palauttamien tietojen analysoinnista. Hän lisäsi, että tiedot näyttivät osoittavan selkeät siipien lyönnit. Mutta on yksi asia havaita nuo lyönnit graafissa. "Toinen asia on sanoa tietokoneelle:" Löydä minulle oikea taajuus ", hän sanoi. Toisin kuin Sotavallassa, joka oli tutkinut yksilöitä, Tansanian ryhmä oli kerännyt tietoja tuhansista hyönteisistä. He yrittivät analysoida kaikkia niitä siipi-siipiä kerralla.
Mutta esteet eivät olleet ylitsepääsemättömiä. "Näemme enemmän aktiivisuutta vain keskipäivän keskipäivänä", sanoi Samuel Jansson puhuessaan pimennyksen tiedoista. Tämä viittaa siihen, että hyttyset käyttivät todellakin valoa vihjana aloittaakseen ruuan etsimisen ruuhka-aikana. Prangsma lisäsi, että hänen kehittämänsä algoritmi oli alkamassa erottamaan tärkeät tiedot. "Tieteelliseltä kannalta tämä on erittäin rikas tietojoukko", hän sanoi.
Seuraavien kuukausien aikana FaunaPhotonics jatkoi edistystä. "Alkuperäisistä laserongelmista huolimatta", Brydegaard kirjoitti äskettäisessä sähköpostiviestissä, "järjestelmät toimivat kaikkia odotuksiamme tyydyttäen."
Hänen mukaansa joka päivä, kun järjestelmä oli toiminnassa, he olivat kirjaaneet hämmästyttäviä 100 000 hyönteisten havaintoa. "On viitteitä siitä, että voimme syrjiä useita hyönteisten lajeja ja sukupuolluokkia", Brydegaard jatkoi.
Brydegaard julkaisee tulokset yhdessä Lundin yliopiston kollegoidensa kanssa; FaunaPhotonics, kauppakumppanikseen, tarjoaa heidän lidar-laitteensa sekä analyyttisen asiantuntemuksensa yrityksille ja tutkimusorganisaatioille, jotka haluavat jäljittää kenttähyönteisiä. "Jos meillä on asiakas, joka on kiinnostunut tietystä lajista, räätälöimme algoritmia hiukan kohdistamaan lajiin", Prangsma selitti. ”Jokainen tietojoukko on ainutlaatuinen, ja siihen on puututtava omalla tavallaan.” Äskettäin FaunaPhotonics aloitti kolmivuotisen yhteistyön Bayerin kanssa jatkaakseen teknologiansa kehittämistä.
Siipihimun tutkimus on kulkenut uskomattoman kauan, kun Olavi Sotavalta käytti absoluuttista äänenkorkeuttaan hyönteisten tunnistamiseen - ja skandinaavisten tutkijoiden työ eroaa kuitenkin tietyllä tavalla hyvin vähän suomalaisesta entomologista. Aivan kuten Sotavallassa, ne tuovat erilliset tieteet - tässä tapauksessa fysiikan ja biologian, lidarin ja entomologian - paljastamaan luonnon kuvioita. Mutta heillä on paljon työtä jäljellä. FaunaPhotonics ja sen kumppanit aloittavat tulevassa lehdessä yrittämällä yhdistää pisteet valon, laserien ja hyttysten välille. Sitten he yrittävät osoittaa, että siipisyntyvyyden tutkimus voi auttaa ihmisiä torjumaan muita sairauksia kuin malariaa sekä hyönteisiä, jotka tuhoavat kasveja.
"Tämä on matka, joka ei ole muutama kuukausi", kertoi insinööri Rasmussen. "Tämä on matka, joka kestää vuosia eteenpäin."
Tämän artikkelin on ensimmäisen kerran julkaissut Wellcome on Mosaic, ja se julkaistaan täällä uudelleen Creative Commons -lisenssillä.
