Математическая модель для борьбы с вредителями
Математики из Университета Лестера разработали новую математическую модель, которая может значительно повысить эффективность борьбы с вредителями. Это позволит уменьшить ущерб сельскохозяйственным культурам и минимизировать вред для окружающей среды.
Исследование, опубликованное в Scientific Reports, основано на методах индивидуум-ориентированного моделирования (IBM) для объяснения и прогнозирования формирования участков с высокой плотностью слизней на пахотных полях.
Существующие модели, основанные на теории формирования паттернов Тьюринга и её обобщениях, хорошо работают для распределения растений, но редко точно предсказывают распределение животных из-за сложности поведенческих реакций.
Опираясь на полевые данные, собранные в рамках трёхлетнего проекта, специалисты по вычислительному моделированию из Университета Лестера совместно с коллегами из Университета Бирмингема и Университета Харпера Адамса применили математические концепции для создания новой модели. Она показывает тенденции распределения, учитывая перемещения отдельных особей.
Эта модель может быть использована для создания более эффективных методов борьбы с вредителями — за счёт целевого применения пестицидов и других методов защиты урожая. Модель также можно адаптировать для лучшего понимания коллективного поведения других видов, таких как косяки рыб, стаи птиц и рои насекомых.
Сергей Петровский, профессор прикладной математики в Университете Лестера и ведущий автор исследования:
«Это исследование — пример того, как фундаментальная экологическая концепция, применённая к реальной проблеме, может привести к прорывным открытиям и в конечном итоге помочь сделать сельское хозяйство более устойчивым».
Кейт Уолтерс, профессор сельского хозяйства и борьбы с вредителями в Университете Харпера Адамса:
«Понимание факторов, определяющих распределение слизней на сельскохозяйственных полях, было давней проблемой. Использование уникальных полевых методов, специально разработанных для поддержки моделирования, позволило добиться прогресса, который вряд ли был бы возможен с помощью только эмпирических инструментов».
Доктор Наталья Петровская, старший преподаватель прикладной математики в Университете Бирмингема и автор-корреспондент исследования, добавила:
«Компьютерное моделирование помогло нам выявить скрытую связь между биологическими процессами, происходящими на очень разных пространственных масштабах, что было crucial для успеха этого проекта».
Статья «A predictive model and a field study on heterogeneous slug distribution in arable fields arising from density dependent movement» опубликована в Scientific Reports.