Борьба с позеленением цитрусовых с помощью вибрирующих апельсиновых рощ
Самец азиатской цитрусовой листоблошки, ища партнёршу, располагается на ветке, жужжит крыльями, посылая вибрации по соседним листьям и ветвям, и прислушивается к ответному сигналу самки. Если ответ получен, он движется в её направлении, происходит короткое ухаживание, и через 2–7 недель из яиц появляются многочисленные нимфы. Они питаются флоэмным соком, созревают во взрослых особей и распространяются, нанося огромный ущерб цитрусовым деревьям.
Вредитель ненавистен фермерам не из-за прямого ущерба, а из-за распространения более опасного врага — бактерии Candidatus Liberibacter asiaticus. Она вызывает болезнь позеленение цитрусовых (хуанлунбин), которая делает листья жёлтыми, а плоды — горькими и деформированными. Лечения нет, заражённые деревья обычно погибают за несколько лет.
Чтобы остановить распространение болезни (которая, по оценкам, привела к потере $3,63 млрд выручки от продажи апельсинового сока во Флориде с 2006 по 2012 год), исследователи из Министерства сельского хозяйства США (USDA) и Университета Флориды (UF) разрабатывают вибрационные ловушки. Они перехватывают брачные сигналы листоблошек для локального контроля их популяции.
Ричард Манкин, энтомолог из Исследовательского центра медицинской, сельскохозяйственной и ветеринарной энтомологии USDA, объясняет подход: «Я пытаюсь нарушить процесс спаривания, создавая сигналы, которые либо «перекрикивают» самок и привлекают самцов к ловушке, либо просто затрудняют коммуникацию между самцами и самками».
Устройство содержит пьезоэлектрический зуммер и микрофон, подключённые к микроконтроллеру. Оно обсуждалось на 170-й встрече Акустического общества Америки (ASA).
Предыдущая работа Манкина в USDA была связана с акустическим обнаружением скрытых насекомых-вредителей. Это привело его к изучению полужесткокрылых («настоящих клопов»), которые используют акустическую коммуникацию. Их численность возросла после сокращения использования пестицидов с внедрением Bt-кукурузы, токсичной для чешуекрылых вредителей.
«Сейчас мы ищем альтернативные методы контроля таких насекомых, как листоблошки, использующих вибрации в системе брачной коммуникации», — говорит Манкин. Он отмечает, что, хотя пестициды в цитрусоводстве уже были ограничены, с появлением листоблошек пришлось вернуться к многократным обработкам. «Мы ожидаем, что через несколько лет у листоблошек разовьётся устойчивость к текущим пестицидам».
В жаркие дневные часы (с 10:00 до 15:00, когда листоблошки наиболее активны) самец посылает вибрации крыльев через ветки. Если самка поблизости заинтересована, она отвечает в течение 0,3–0,5 секунды. В этом временном окне микрофон ловушки улавливает сигнал самца, а микроконтроллер через пьезоэлектрический зуммер отправляет поддельный ответ самки, опережая настоящих насекомых. Привлечённый самец попадает на липкую поверхность, где его позже собирают.
Устройство ещё не прошло масштабных полевых испытаний. По оценкам Манкина, каждое устройство будет эффективно в радиусе около 60 см (2 фута) на дереве. Стоимость сборки составляет $50–100, включая микроконтроллеры от компании Arduino с открытым исходным кодом.
Текущая работа команды включает:
- Внедрение более совершенных алгоритмов распознавания «речи» насекомых.
- Сокращение времени отклика системы.
- Снижение стоимости конечного устройства.
- Оптимизацию сигналов, нарушающих коммуникацию между насекомыми на деревьях.
«Если вы можете нацелиться на локальные популяции и обрабатывать только изолированные очаги, затраты значительно ниже, а ущерб окружающей среде — меньше», — заключает Манкин.