Чаму мы павінны навучыцца прыслухоўвацца да казурак?

Каб змагацца з малярыяй, навукоўцы ажыўляюць вобласць даследаванняў, якая звязаная адначасова і з біялогіяй, і з музыкай. Гаворка ідзе аб частаце узмахаў крыла. Да чаго ж можа прывесці падобнае сутыкненне, здавалася б, несумяшчальных дысцыплін? І чаму людзі павінны слухаць насякомых?

Лидарный метад

Для гэтага плануецца выкарыстаць лидарный метад. Сутнасць яго заключаецца ў тым, каб стварыць лазернае выпраменьванне паміж двума аб'ектамі. Калі казуркі пралятаюць праз лазерны прамень, святло ад іх будзе адлюстроўвацца назад у тэлескопы, дзякуючы чаму будуць стварацца дадзеныя, з дапамогай якіх навукоўцы спадзяюцца распазнаць розныя віды. У часы, калі казуркі знішчаюць ўраджаі, здольныя пракарміць насельніцтва некалькіх краін, а іншыя казуркі пераносяць захворванні, якія забіваюць сотні тысяч людзей кожны год, гэтая сістэма прамянёў і лінзаў, магчыма, здольная палепшыць якасць мільёнаў жыццяў.

асаблівасці частоты

Вядома, лазеры з'яўляюцца важнай звышсучаснай тэхналогіяй, якая выкарыстоўваецца ў лидарном метадзе, аднак яго сэрцам з'яўляецца элегантны і шматвяковай прынцып энтамалогіі. Практычна кожны від лятучых казурак, пачынаючы з матылькоў і сканчаючы маскітамі, мае сваю унікальную частату узмахаў крылаў. Самка аднаго віду маскітаў махалі крыламі з частатой 350 герц, у той час як самка іншага выгляду мае частату узмахаў крыла 550 герц. З-за гэтага адрознення узмахі крыла казуркі з'яўляюцца аналагам адбітка пальца чалавека. І ў апошнія гады навуковая вобласць вывучэння частоты узмахаў крыла казурак перажывае эпоху Адраджэння, асабліва ў сферы чалавечага здароўя.

методыка Хука

Задоўга да з'яўлення лазераў і кампутараў пра Узмах крыла думалі ў аўдыяльнага (або нават у музычным) плане. Уважлівы слухач мог супаставіць гудзенне канкрэтнага казуркі з нотай на фартэпіяна. Менавіта гэта і зрабіў філосаф-прыродазнавец Роберт Хук ў XVII стагоддзі. Ён мог сказаць, колькі узмахаў крыла робіць тое ці іншае казурка, супаставіўшы яго гучанне з гучаннем канкрэтнай ноты. Але той факт, што Хук спадзяваўся выключна на ўласны слых, стварыла непераадольныя цяжкасці ў перадачы яго ведаў іншым людзям. Веды звычайна распаўсюджваліся з дапамогай навуковых газет, лістоў і малюнкаў прадстаўнікоў розных відаў, таму энтамолагі належылі хутчэй на свой зрок, чым на слых. На працягу доўгага перыяду часу гэта навуковая сфера мела вельмі і вельмі вузкі фокус.

адраджэнне цікавасці

Аднак у дваццатым стагоддзі навукоўцы пачалі праяўляць новы цікавасць да гэтай сферы, так як галоўны спосаб вызначэння частоты узмахаў крылаў стаў візуальным. Ім стаў хронографический метад, дзякуючы якому ствараўся шэраг здымкаў з вялікай частатой кадра. Аднак у гэтага метаду былі свае абмежаванні, таму многія даследчыкі лічылі, што метад Хука па-ранейшаму застаецца найлепшым. Сярод іх быў і Алаві Сотавальта, фінскі энтамолаг, які быў адораны ідэальным слыхам. Як кампазітар з ідэальным слыхам здольны транскрыбаваць музычны твор на слых, Сотавальта мог вызначыць дакладны тон крылаў маскітаў без неабходнасці выкарыстоўваць фартэпіяна.

сучасны метад

Зараз жа дзякуючы высокім тэхналогіях з дапамогай лидарного метаду можна запісваць да чатырох тысяч кадраў у секунду. Пазней навукоўцы выкарыстоўваюць спецыяльны алгарытм, які на гэтых кадрах вызначае узмахі крылаў, падрахоўваючы іх частату і тым самым вызначаючы «адбітак пальца» казуркі. Іншымі словамі, гэты метад дазваляе дасягнуць таго ж, чаго Сотавальта змог дамагчыся з дапамогай свайго ідэальнага слыху, але цяпер гэтыя дадзеныя можна апрацоўваць і перадаваць іншым навукоўцам.

Праблемы з эксперыментам

Натуральна, існуюць і разнастайныя праблемы, звязаныя з гэтым эксперыментам. Напрыклад, калі ў мясцовасці, дзе ён праводзіўся, людзі пачыналі рыхтаваць ежу, у паветры стаяў дым, які не дазваляў адэкватна ацэньваць насякомых, а таксама самі казуркі паводзілі сябе далёка не так, як звычайна. Аднак, так ці інакш, навукоўцы атрымалі дастаткова выразныя вынікі. Але адна справа - убачыць на графіцы апарата палёт казуркі, а зусім іншае - сказаць кампутара «Калі ласка, вызнач мне адпаведную частату». У адрозненне ад Сотавальты, які займаўся назіраннямі за асобнымі адзінкавымі казуркамі, навукоўцы ў рамках гэтага эксперыменту атрымалі дадзеныя пра тысячы насякомых, і пры гэтым яны спрабавалі аналізаваць усе гэтыя дадзеныя адначасова. На свой першы эксперымент з выкарыстаннем лидарного метаду навукоўцы выдаткавалі каля дванаццаці тысяч даляраў. Ці сапраўды гэта варта таго, каб марнаваць падобныя сумы грошай? Ці не лепш было выкарыстоўваць іх для іншых патрэб? Як паказваюць вынікі, эксперымент не быў бессэнсоўным або бескарысным, ён аказаўся больш чым паспяховым, хоць перад навукоўцамі раз за разам паўставалі новыя і новыя цяжкасці. Цяпер жа яны могуць, напрыклад, распазнаць частату крылаў маскітаў, пераносячы жахлівае і часцяком смяротнае захворванне - малярыю.

Навошта гэта трэба?

Малярыя - гэта адзін з самых яскравых прыкладаў таго, як казуркі могуць пагражаць чалавечаму здароўю. Аднак існуе значна больш спосабаў, якімі казуркі могуць нанесці чалавеку шкоду. Казуркі з'яўляюцца разносчыкамі мікробных захворванняў. Таксама яны аказваюць вельмі сур'ёзнае ўздзеянне на агракультуры. Па дадзеных Харчовай і сельскагаспадарчай арганізацыі, якая адносіцца да Арганізацыі Аб'яднаных Нацый, казуркі знішчаюць каля адной пятай усяго ўраджаю Зямлі. Іншымі словамі, калі б у фермераў былі лепшыя спосабы барацьбы з саранчой і рознымі жукамі, яны маглі б пракарміць на сотні мільёнаў людзей больш. Пестыцыды зніжаюць колькасць страт, які наносіцца казуркамі, аднак калі іх выкарыстоўваць без разбору, як гэта часта і робіцца, яны могуць таксама нашкодзіць як людзям, так і карысным казуркам. Напрыклад, людзі шмат у чым належаць на пчол, матылькоў і матылькоў як на апыляльнікаў, аднак даследаванне 2016 года паказаў, што каля 40 працэнтаў відаў беспазваночных апыляльнікаў знаходзяцца пад пагрозай знікнення. Менавіта з-за падобных адносінаў з казуркамі людзям і трэба шукаць лепш спосабы вызначэння відаў. Прасцей кажучы, людзям трэба вучыцца вызначаць, якія жукі ім шкодзяць, а якія прыносяць карысць.

Што рабіць далей?

Даследаванне частоты узмахаў крыла насякомых вельмі моцна змянілася з часоў Алаві Сотавальты, які выкарыстаў свой ідэальных слых, каб вызначаць насякомых па гуку, які яны выдаюць. Аднак шмат у чым гэта звышсучасная даследаванне падобна на тое, што рабіў фінскі энтамолаг. Як і Сотавальта, сучасныя навукоўцы спрабуюць сумясціць адразу некалькі дысцыплін, у дадзеным выпадку фізіку і біялогію, лідар і энтамолага, каб навучыцца вызначаць паслядоўнасці ў прыродзе. Аднак наперадзе ім трэба будзе яшчэ нямала працы. У будучым навуковай працы, які збіраюцца апублікаваць навукоўцы, яны паспрабуюць злучыць кропкі паміж святлом, лазерам і казуркамі. Затым яны паспрабуюць прадэманстраваць, што даследаванне частоты узмахаў крыла насякомых можа дапамагчы людзям кантраляваць малярыю і іншыя захворванні, а таксама змагацца з казуркамі, якія знішчаюць ўраджаі. Гэта не праца некалькіх месяцаў. Гэта праект, які можа зацягнуцца на некалькі гадоў. Аднак мэты з'яўляюцца больш чым высакароднымі, і першыя вынікі ўжо атрыманы, таму навукоўцы ведаюць, у якім кірунку рухацца, каб дамагчыся максімальнага эфекту.