オリーブミバエ対策に衛星データを利用する新ツール

イタリアのフラスカティにある欧州宇宙機関で最近行われた会議で、研究者たちは 展示された 戦い、予防するのに役立つツール オリーブフルーツフライ 害虫の蔓延に直面して 気候変動.

このプロジェクトは、オリーブの木とオリーブミバエの生物学的サイクルを関連する衛星データと統合することから始まりました。

「このプロジェクトは、現在進行中の害虫駆除活動への新たな貢献として考えるべきだ」とイタリア国立新技術・エネルギー・持続可能な経済開発庁の研究員ルイージ・ポンティ氏は語った。 Olive Oil Times.

このプロジェクトの重要なデータ源は、NASA の 2 つの衛星「Terra」と「Aqua」に搭載された中解像度画像分光放射計 (MODIS) センサーを使用した衛星観測です。

過去 20 年間にわたり、これらのセンサーは植生指数などのいくつかの地表変数を測定するとともに、信頼性の高い地表温度データも提供してきました。

「「彼らは宇宙から毎日の時間分解能で地表温度を測定し、また通過時間により毎日の最高気温と最低気温のおおよその値をとらえた」とポンティ氏は述べた。 

このプロジェクトのドイツのパートナー企業であるムンディアリス社の創設者、マルクス・ネテラー氏は以前の研究で、衛星観測から気温データを抽出する方法を考案した。

さらに、MODIS センサーは雲を透過できないため、雲の覆いによって生じるギャップを埋めるために、統計と空間情報に基づく方法論が開発されました。

ポンティ氏とその同僚が発表した研究は、この広範なデータセットを正規化植生指数 (NDVI) として知られる MODIS 由来の植生指数にリンクさせることを目的としていました。

MODIS NDVIは、地球表面の緑植生の量を測定し、年間を通して土地被覆に関する情報を提供します。この情報は、MODIS衛星から得られる気温データの精度向上に活用できます。

このアプローチの有効性は、NDVI データを使用して MODIS から得られる地表温度を較正する方法を開発したイスラエルの科学者チームによる以前の研究に基づいています。

「「彼らはオリーブの木の樹冠の中に温度計を設置し、MODIS衛星から得られた温度をMODIS NDVIで補正すると、最寄りの気象観測所よりも樹冠温度の推定精度が向上することを発見しました」とポンティ氏は述べた。

これらのデータのおかげで、植物とオリーブミバエの両方が経験する温度を推定することが可能になります。

「「本当に農業に影響を与えたいのであれば、日々何が起きているかを観察する必要がある。なぜなら、それが植物と相互作用する生物の働きだからだ」とポンティ氏は指摘した。

農業生態系に関する非常に正確な情報の必要性から、非営利の科学コンソーシアム CASAS Global と共同で、オリーブの農業生態系の生理学に基づいた人口統計モデルが開発されました。

モデルの出力は、オリーブの木とオリーブミバエのライフサイクル、およびその相互作用の詳細かつリアルな生物学的表現です。

トップダウンアプローチ（衛星データを使用）とボトムアップアプローチ（生物学的メカニズム）を組み合わせたこのタイプのモデリングは、両方の限界を克服し、農業管理における戦略的分析のための強力なツールを提供します。

衛星観測、生物学的モデリング、オープンソースの地理情報ツールを組み合わせることで、研究者はこれまでにない時間的（日次）および空間的（250メートル）解像度で動態を視覚化し、分析することができます。

「植物の場合、このモデルは葉の個体群、枝の個体群、根の個体群をシミュレートします。同じ基本モデルを用いて、植物器官や昆虫の段階における誕生、成長、老化、そして死をシミュレートします」とポンティ氏は述べた。

「そのため、私たちはオリーブ-オリーブミバエシステムで昆虫と植物の両方を説明するために同じモデルを使用しています」と彼は付け加えました。

植物にとって、主な資源は太陽放射エネルギーと土壌からの養分と水分です。ハエにとっての資源は、餌となる植物、つまり産卵のためにどれだけのオリーブを見つけられるかです。ハエの生命力（成長、繁殖）は、オリーブの入手可能性に依存します。

「これにより、モデルは生物が直面する現実世界の資源制約によって制約されるため、ある程度の生物学的リアリティが得られます」とポンティ氏は述べた。

「ハエはオリーブを見つけないと、自然界と同じように生殖休止状態に入ります。つまり、 ​,war'「この技術は害虫の発生を正確に『予測』できるわけではありませんが、特定の条件下では環境が害虫の発生に適しているかどうかは教えてくれます」と同氏は説明した。

「言えない ​,war'「ハエは明日到着する」と言うこともできますが、 ​,war'「この地域は現在、ハエの発育を促す条件が整っています」とポンティ氏は付け加えた。

天気予報と同様に、生物の予測も困難です。天気予報自体も、3日間程度の短期的な予測を超えると信頼できないと考えられています。

「それでも、私たちは気象データを生物学的モデルの入力として使用しているため、不確実性は増大します」とポンティ氏は述べた。 ​,war「私たちのモデルが追加するのは戦略的な情報です。」 

予測はいつ行動すべきかを示しますが、何かが起こる理由や、変化する気候にどう効果的に備えるかはわかりません。

「そのためには、現場のメカニズムとダイナミクスを理解する必要があります」とポンティ氏は述べた。 ​,war「それがポイントです。オリーブバエが重要な害虫である場合、特に気候変動の下では気候に関する想定が時代遅れになり、結果として生じる管理ルールが適用されなくなる可能性がある中で、経済的かつ運用的にオリーブバエをより適切に管理するにはどうすればよいでしょうか。」 

「私たちはアンダルシアでの活動でこれを明確に示した」と彼は付け加えた。 ​,war「例えば、一部の地域では、 冷却時間が足りない オリーブの開花を誘導することはもはや不可能です。温暖な地域では、ハエの耐熱温度に近い、あるいはそれを超える高温により、ハエの個体数は閾値以下に留まります。」 

より正確な気候と植生の情報を利用することで、政策立案者は害虫防除戦略を再構築できるようになります。

統合管理組織が監視し、治療法を処方するアンダルシアなどの地域固有の介入と政策は、過去のデータの分析に依存しています。

「例えば、モニタリングは伝統的には5月に開始されますが、冬が暖かい場合は、より早く開始する方が効果的かもしれません」とポンティ氏は述べた。

オリーブミバエは個体数が急速に増加し、オリーブの木のライフサイクルと密接に同期しており、オリーブの実と気候が適していれば一年中繁殖することができます。そのため、世界中でオリーブ作物の重大な害虫となっています。

「「早期に監視・制御しなければ、すぐに手に負えなくなる」とポンティ氏は語った。 ​,war「したがって、最善のアプローチは、 ​,war'「静かな季節、つまり晩冬または早春です。今後の気候の傾向を考えると、積極的な対応が重要になります。」

天候がますます予測不可能になり、 極端なイベント 例外的なものではなくなるほど一般的になり、農業機関は効果的な保護サービスを計画することがますます困難になっていると感じています。

「「このモデリングツールは、現場で何が起こっているかをリアルに表示します。これは、この規模で、この期間の現場観察では決して得られないものです」とポンティ氏は語った。

「プーリアでは、イタリアのパートナーであるRecubeが提供するクラウドコンピューティングのおかげで、数十万地点で20メートル解像度で毎日のタイムスケールで250年間のオリーブとハエの動態をシミュレーションしました」と彼は付け加えました。

「現場観察から同じ種類のデータを得ることは不可能でしょう。この種のシステムは、現場レベルの洞察を実質的に無料で提供します」とポンティ氏は続けた。

気候は植物と昆虫に異なる影響を与えるため、両者の相互作用とバランスは変化します。

「それを知ることは重要です。早期介入など、様々な管理シナリオをシミュレーションし、それがどれほど有益であるかを評価できるのです」とポンティ氏は述べた。

「「プーリア州全域で10年間のフィールド試験を実施することはできません。しかし、このモデルを使えば、事実上数分でそれを行うことができます」と彼は付け加えた。 ​,war「したがって、短期的な予測にはリアルタイムの生物学的データや気候データが完全に詳細に必要となるため、このツールは短期的な予測には適していませんが、戦略的な説明や計画には最適です。」

NASAのAqua衛星とTerra衛星は退役予定となっている。そのため、研究者たちは既に、ユーメトサットや欧州宇宙機関（ESA）が打ち上げた同様のセンサーを搭載した他の衛星の利用に取り組んでいる。

同局の新世代センチネル衛星は高い空間解像度を持ち、地表温度を観測できる。

「しかし、現在のところ日単位の時間解像度は達成されていないが、将来のセンチネルミッションでは日単位の解像度を達成する計画がある」とポンティ氏は述べた。

「つまり、地球上の生命を調節する自然の周期である概日リズムにとって極めて重要な毎日の最高気温と最低気温を測ることができないのです」と彼は説明した。

衛星から得られる気候データやその他の気候データは、生理学に基づく人口動態モデルの情報と組み合わせると、今後数年間でオリーブ畑だけでなく、研究者がすでに研究してきた多くの作物にとって非常に重要になる可能性がある。

このプロジェクトはTEBAKAプロジェクトの枠組み内で実施され、Med-Goldプロジェクトによって開発されたICTインフラストラクチャに基づいています。どちらのプロジェクトも欧州連合によって資金提供されています。

このデータに基づいて戦略を立てるには、公的機関と地域組織が行動を起こさなければなりません。

「不足しているのは、20年から2003年までの約2023年間をカバーする、私たちが使用したデータセットの時系列を維持・拡張しながら、必要なクラウドコンピューティングをサポートするための研究およびプロジェクトリソースです。それは長くて貴重な期間です」とポンティ氏は述べました。

「「気候変動は今世紀末に起こるものではなく、今まさに起こっていることなのです」と彼は結論づけた。 ​,war「特定の地域で過去に何が起こったかを統計的に分析することは優れたツールですが、気候が急速に変化しているため、もはやそれだけでは十分ではありません。」