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恒达平台官网:窃听土壤中的昆虫可以帮助害虫管

 
恒达平台官网 窃听土壤中的昆虫可以帮助


Carolyn-Monika Gorres嘲笑自己的研究似乎不太可能。她从没想过自己会偷听住在土壤里的甲虫幼虫,更别说是在策划一个她现在称之为“地下Twitter”的项目了。
 
Gorres是德国Geisenheim大学的生态学家,他对昆虫啃食植物根是如何造成土壤温室气体排放很感兴趣。但在三年前尝试解决这个问题时,她遇到了一个问题:如果不挖开土壤,破坏她想要监控的生态系统,就很难知道土壤中的昆虫在吃什么,甚至是有多少昆虫在地下。
 
这种困境并不是Gorres研究中所特有的;监测土壤昆虫是出了名的困难。美国农业部研究员理查德•曼金(Richard Mankin)表示:“对土壤昆虫的研究如此之少,这是因为它真的很难。”曼金职业生涯的大部分时间都在研究这种地下生物。对于那些田地受到土壤害虫威胁的农民来说,唯一能确认虫害的方法就是挖掘他们的田地。这些害虫包括白蚁幼虫,它们是金龟子科甲虫家族中贪婪的幼虫,经常破坏农作物的收成。
 
他说:“哦,天哪,那些都是刺耳的声音。“我们完全没有料到。
 
-Carolyn-Monika Gorres, Hochschule Geisenheim大学
 
曼金(Mankin)和约克大学(University of York)声学研究员戴维?切斯莫尔(David Chesmore)等科学家探索过的一种监测土壤昆虫的方法是,倾听幼虫发出的声音。鸟类学家调查稀有鸟类,野生动物生物学家跟踪难以追踪的动物群(如黑猩猩),昆虫学家研究蟋蟀和蝉等地面昆虫,声音监测在他们中间很常见。土壤科学家们花了几十年的时间,试图通过昆虫在移动或进食时发出的声音来探测白蛆和其他农作物害虫,但切斯莫尔说:“土壤中的声音传播不了多远。”因此,大多数传到地下麦克风的噪音都是安静而模糊的,恒达平台官网比如切斯莫尔在其职业生涯中所使用的麦克风。
 
高尔仍然需要一种方法来监测土壤昆虫对她的研究,所以她设计一种方法来记录与切斯摩尔的声音在实验室里白蛆。对实验由简单的“盒子与土壤一些幼虫,”高尔描述,与坚持形下推到麦克风设计的切斯摩尔污垢。听了最初的录音,戈尔斯不仅听到了喂食的声音,还听到了一连串意想不到的唧唧声。我听见奇怪的声音、就去见大卫、他说、我的神阿、这是异音。’我们完全没有料到。”
 
这种声音通常与地面上的昆虫联系在一起,比如蟋蟀,它们通过摩擦身体上坚硬的、梳状的器官来发出声音。但这些声音在土壤中很少能听到,在白蛴螬中也没有得到很好的研究。对于Gorres来说,这是一个幸运的突破,完全改变了她的研究轨迹。“刚开始的时候,我想测量温室气体排放。声学本来只是这个项目非常小的一部分,然后它本身就变成了一个完整的研究领域。”
 
Gorres和Chesmore在今年夏天发表的后续记录和分析首次证明,两种白色幼虫Melolontha Melolontha和M. hippocastani可以通过它们的声音来监测。重要的是,研究人员能够通过听它们的声音模式来区分这两个物种。hippocastani奏出短而断断续续的音,而M. melolontha奏出的音稍长一些。他们还发现,恒达平台随着土壤中幼虫数量的增加,每只幼虫的平均鸣叫率也随之增加。

康奈尔大学(Cornell University)的土壤生态学家凯尔•威金斯(Kyle Wickings)指出,根据土壤的声音来区分土壤中的物种,这对研究人员和农民来说都是一个重大进步。他解释说,一旦每立方米土壤里有100个或更多的幼虫,一种特定种类的白蚁可能会给农民带来麻烦,而另一种幼虫每立方米只有10个,这可能会威胁到农作物。“不仅要检测害虫的存在,还要区分(物种),并将其与管理决策联系起来,这是一件非常重要的事情。”
 
Gorres希望有一天在农田里安装麦克风可以为农民提供一种更便宜、破坏性更小的方法来监测虫害。Wickings说他支持这个观点,尽管他警告说Gorres和Chesmore还没有尝试探测到超出他们控制的实验室实验范围的声音,也没有证明通过声音的频率来准确估计幼虫的数量是可能的。
 
此外,Gorres希望记录和分析鸣声,以提高对昆虫生物多样性的估计。作为她即将进行的“地下推特”研究的一部分,她计划将多个麦克风埋在一块地里,全天候记录六个月的时间。“地下推特”研究的目的是确定土壤中的昆虫何时以及为什么彼此交流。“所有这些昆虫研究都是关于生物量下降和物种濒危的,但这些都是关于土壤上的昆虫,”她说。“我们对土壤的生物多样性了解不多,因为很难监测。曼金同意这一观点,但他指出,由于许多土壤昆虫并不会鸣叫,因此仅依靠鸣叫也可能扭曲对昆虫多样性的估计。
 
将声学监测从实验室转移到现场的另一个障碍是如何处理该方法产生的大量数据。在实验室研究中,研究人员手动分析了他们录制的所有录音——大约12个小时的音频——通过聆听偶尔的杂音并判断哪些声音属于哪些物种。“这是音频记录的一个缺点,恒达平台官网:”Gorres说。“它产生了这么多数据,(在某些时候)你无法再手动分析它。然而,她说,她有信心自动化数据分析,也许是机器学习的支持,将能够在几小时内从录音中挑选出声音,并识别出哪些声音属于哪个物种。
 
最后,戈尔斯希望回到她最初打算回答的有关温室气体排放的问题。她说:“我的假设是,(白蛉虫的)声活动与它们的新陈代谢活动有某种联系,因此,也许我可以用声活动来模拟温室气体的排放。”但现在,这只是我的一个疯狂的想法。”

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