Lai apkarotu malāriju, zinātnieki atdzīvina pētījumu jomu, kas saistīta gan ar bioloģiju, gan ar mūziku. Mēs runājam par spārnu atloku biežumu. Pie kā varētu novest šāda šķietami nesaderīgu disciplīnu sadursme? Un kāpēc cilvēkiem vajadzētu klausīties kukaiņus?
Lidara metode
Tam plānots izmantot lidara metodi. Tās būtība ir radīt lāzera starojumu starp diviem objektiem. Kad kukaiņi lido caur lāzera staru, gaisma no tiem tiks atspoguļota atpakaļ teleskopos, radot datus, kurus zinātnieki cer atpazīt dažādās sugās. Laikā, kad kukaiņi iznīcina kultūraugus, kas var barot vairāku valstu iedzīvotājus, un citi kukaiņi pārnēsā slimības, kas katru gadu nogalina simtiem tūkstošu cilvēku, šī staru un lēcu sistēma var uzlabot miljoniem cilvēku dzīves kvalitāti.
Frekvences pazīmes
Protams, lāzeri ir svarīga modernākā tehnoloģija, ko izmanto lidara metodē, taču tā sirds ir elegants un gadsimtiem sens entomoloģijas princips. Gandrīz katram lidojošo kukaiņu tipam, sākot no kodēm līdz odiem, ir sava unikālā atloku frekvence. Vienas odu sugas mātīte pārspiež spārnus ar frekvenci 350 herci, savukārt citas sugas mātītes spārnu sitiena ātrums ir 550 hercu. Šīs atšķirības dēļ kukaiņa spārna atloka ir līdzīga cilvēka pirksta nospiedumam. Un pēdējos gados kukaiņu spārnu sitienu biežuma izpētes zinātniskais lauks iet cauri renesansei, īpaši cilvēku veselības jomā.
Reklāmas video:
Āķa tehnika
Ilgi pirms lāzeru un datoru parādīšanās par spārnu atlokiem domāja dzirdes (vai pat mūzikas) nozīmē. Uzmanīgs klausītājs varētu pieskaņot konkrēta kukaiņa buzzing piezīmei uz klavierēm. Dabas filozofs Roberts Huks tieši to darīja 17. gadsimtā. Viņš varēja pateikt, cik spārnu sitiens notiek konkrētam kukainim, salīdzinot tā skaņu ar konkrētas nots skaņu. Bet fakts, ka Huks paļāvās tikai uz savu dzirdi, radīja nepārvaramas grūtības nodot savas zināšanas citiem cilvēkiem. Zināšanas parasti tika izplatītas, izmantojot zinātniskus laikrakstus, dažādu sugu pārstāvju vēstules un zīmējumus, tāpēc entomologi vairāk paļāvās uz redzi nekā uz dzirdi. Ilgu laiku šai zinātniskajai jomai bija ļoti, ļoti šaurs fokuss.
Atjaunota interese
Tomēr divdesmitajā gadsimtā zinātnieki sāka no jauna interesēties par šo jomu, jo galvenais spārnu sitienu biežuma noteikšanas veids kļuva vizuāls. Tā bija hronogrāfiska metode, pateicoties kurai tika izveidota fotogrāfiju sērija ar lielu kadru ātrumu. Tomēr šai metodei bija ierobežojumi, tāpēc daudzi pētnieki uzskatīja, ka Huka metode joprojām ir vislabākā. Viņu vidū bija arī somu entomologs Olavi Sotavalta, kurš bija apdāvināts ar perfektu dzirdi. Kā komponists ar nevainojamu dzirdi, kurš spēja pārrakstīt mūzikas skaņu pēc auss, Sotavalta spēja noteikt precīzu odu spārnu toni bez klavierēm.
Mūsdienu metode
Tagad, pateicoties augstajām tehnoloģijām, izmantojot lidara metodi, jūs varat ierakstīt līdz četriem tūkstošiem kadru sekundē. Vēlāk zinātnieki izmanto īpašu algoritmu, kas nosaka spārnu vicināšanu uz šiem rāmjiem, aprēķinot to biežumu un tādējādi nosakot kukaiņa “pirkstu nospiedumu”. Citiem vārdiem sakot, ar šo metodi tiek sasniegts tas, ko Sotavalta varēja sasniegt ar savu nevainojamo dzirdi, taču tagad šos datus var apstrādāt un pārsūtīt citiem zinātniekiem.
Eksperimenta problēmas
Protams, ar šo eksperimentu saistītas dažādas problēmas. Piemēram, kad apgabalā, kur tas notika, cilvēki sāka gatavot ēdienu, gaisā bija dūmi, kas neļāva pienācīgi novērtēt kukaiņus, un paši kukaiņi izturējās tālu no tā, ko parasti darīja. Tomēr vienā vai otrā veidā zinātnieki ir saņēmuši diezgan skaidrus rezultātus. Bet viena lieta ir redzēt kukaiņa lidojumu aparāta diagrammā, un pavisam cita lieta ir pateikt datoram "Lūdzu, nosakiet man atbilstošo frekvenci". Atšķirībā no Sotavalta, kurš novēroja atsevišķus atsevišķus kukaiņus, šī eksperimenta zinātnieki saņēma datus par tūkstošiem kukaiņu, un tajā pašā laikā viņi mēģināja vienlaikus analizēt visus šos datus. Pirmajam eksperimentam, izmantojot lidara metodi, zinātnieki iztērēja apmēram divpadsmit tūkstošus dolāru. Vai tiešām ir vērts tērēt šādas naudas summas? Vai nebūtu bijis labāk tos izmantot citām vajadzībām? Kā rāda rezultāti, eksperiments nebija bezjēdzīgs vai bezjēdzīgs, tas izrādījās vairāk nekā veiksmīgs, lai gan zinātniekiem atkal un atkal radās arvien jaunas grūtības. Tagad viņi, piemēram, var atpazīt odu spārnu biežumu, kas pārnēsā šausminošo un bieži letālu malārijas slimību.
Kāpēc tas ir vajadzīgs?
Malārija ir viens no skaidrākajiem piemēriem tam, kā kukaiņi var apdraudēt cilvēku veselību. Tomēr ir daudz vairāk veidu, kā kukaiņi var kaitēt cilvēkiem. Kukaiņi ir mikrobu slimību nesēji. Tie ļoti nopietni ietekmē arī lauksaimniecību. Pēc ANO Pārtikas un lauksaimniecības organizācijas datiem kukaiņi nogalina apmēram piekto daļu no Zemes ražas. Citiem vārdiem sakot, ja lauksaimniekiem būtu labāki siseņu un dažādu vaboļu apkarošanas veidi, viņi varētu barot vēl simtiem miljonu. Pesticīdi samazina kukaiņu radīto kaitējumu, taču, ja tos lieto bez izšķirības, kā tas bieži tiek darīts, tie var arī kaitēt gan cilvēkiem, gan labvēlīgiem kukaiņiem. Piemēram,Cilvēki lielā mērā paļaujas uz bitēm, kodēm un tauriņiem kā apputeksnētājiem, taču 2016. gada pētījums atklāja, ka apmēram 40 procenti bezmugurkaulnieku apputeksnētāju sugu ir apdraudēti. Tieši šo attiecību ar kukaiņiem dēļ cilvēkiem ir jāmeklē labāki veidi, kā identificēt sugas. Vienkārši sakot, cilvēkiem ir jāiemācās noteikt, kuras kļūdas viņiem kaitē un kuras ir izdevīgas.
Ko tālāk?
Kukaiņu spārnu sitienu biežuma izpēte ir daudz mainījusies kopš Olavi Sotavalta laika, kurš izmantoja savu perfekto dzirdi, lai identificētu kukaiņus pēc viņu radītās skaņas. Tomēr daudzos aspektos šis visprogresīvākais pētījums ir līdzīgs tam, ko darīja somu entomologs. Tāpat kā Sotavalta, mūsdienu zinātnieki cenšas apvienot vairākas disciplīnas vienlaikus, šajā gadījumā fiziku un bioloģiju, lidaru un entomoloģiju, lai uzzinātu, kā noteikt secības dabā. Tomēr viņiem vēl priekšā ir daudz darba. Gaidāmajā zinātniskajā darbā, kuru zinātnieki gatavojas publicēt, viņi mēģinās savienot punktus starp gaismu, lāzeru un kukaiņiem. Pēc tam viņi mēģinās pierādīt, ka kukaiņu spārnu atloku pētījumi var palīdzēt cilvēkiem kontrolēt malāriju un citas slimības, kā arī cīnīties ar kukaiņiem.kas iznīcina labību. Tas nav darbs vairākus mēnešus. Šis ir projekts, kas var ilgt vairākus gadus. Tomēr mērķi ir vairāk nekā cēli, un pirmie rezultāti jau ir iegūti, tāpēc zinātnieki zina, kurā virzienā virzīties, lai sasniegtu maksimālu efektu.
Marina Iļjušenko