Мониторинг насекомых с помощью метеорологических радаров

Ученые разрабатывают новаторскую методику мониторинга насекомых в воздухе с использованием метеорологических радаров в рамках исследовательского проекта BioDAR.

Популяции насекомых резко сокращаются, хотя они жизненно важны для экосистем как опылители и часть пищевых цепей. До сих пор не существовало последовательного метода для эффективного отслеживания численности и разнообразия насекомых на больших территориях.

Исследователи BioDAR из Университета Лидса, Университета Эксетера и Национального центра атмосферных наук (NCAS) будут использовать технологию метеорадаров для создания детальных карт численности и разнообразия насекомых. Собранные данные помогут в сохранении важных для экосистем насекомых, таких как пчелы и другие опылители, и в защите от сельскохозяйственных вредителей. Проект начнется с мониторинга в Великобритании, а затем будет распространен на Руанду, Мали и Южную Африку.

В настоящее время оценка состояния популяций насекомых часто основывается на небольшом числе локальных исследований. Регулярный сбор информации о разнообразии и количестве насекомых на обширных территориях позволит ученым отслеживать влияние мер по сохранению и антропогенных изменений окружающей среды.

Проект BioDAR, финансируемый Советом по исследованиям природной среды (NERC), объединяет междисциплинарную команду экологов и метеорологов для использования глобальных сетей метеорадаров. Эти радары обычно используются для создания погодных карт и обнаружения осадков (дождь, град, снег), но они также фиксируют летающих животных и другой биологический материал («биометеоры»), что часто игнорируется. BioDAR разрабатывает метод с использованием машинного обучения для автоматического распознавания и количественной оценки разнообразия насекомых по данным метеорадаров.

Проект использует три взаимодополняющих подхода:

1. Создание 3D-моделей насекомых: С помощью высокоточных сканеров в Музее естественной истории в Лондоне будут созданы цифровые 3D-модели до 80 видов насекомых. На основе этих моделей с помощью программного обеспечения для электромагнитного моделирования будет предсказано, как насекомые выглядят на радаре. Эти данные лягут в основу алгоритмов для автоматического анализа радарных данных.
2. Полевой сбор для валидации: Команда BioDAR будет собирать насекомых в разных точках Великобритании с помощью «Геликаята» (Helikite) — привязного аэростата с сетями, способного подниматься на высоту до 3000 футов. Сравнение собранных насекомых с данными местных радаров позволит проверить и улучшить точность алгоритмов классификации.
3. Создание глобальных карт: После валидации алгоритмов исследователи создадут карты популяций насекомых на основе мировых радарных данных, показывающие области с высокой и низкой численностью и разнообразием. Со временем эти карты помогут оценить влияние на насекомых таких факторов, как световое загрязнение, урбанизация и интенсивное сельское хозяйство.

Это дополнит крупномасштабные полевые исследования и, в случае успеха, может быть использовано Natural England в качестве индикатора биоразнообразия для правительства Великобритании.

В рамках параллельного проекта, финансируемого Фондом Билла и Мелинды Гейтс, команда BioDAR уже работает над применением этого метода в Руанде, Мали и Южной Африке с целью оценки возможности обнаружения и прогнозирования ключевых вредителей сельского хозяйства, таких как пустынная саранча и кукурузная листовая совка, для помощи в борьбе с ними.

Проект BioDAR стал результатом неформальных дискуссий на мероприятии Crucible, предназначенном для объединения ученых из разных дисциплин для творческого решения глобальных проблем.