Новые модели, которые могут предсказать критическую точку, в которой вредители и болезни растений превращаются из локальной проблемы в крупную вспышку, могут помочь нам в нашей борьбе за спасение лесов мира.
Вспышки инфекционных заболеваний растений представляют серьезную угрозу для мировых экосистем, сельскохозяйственных культур и торговли продуктами питания. В настоящее время несколько грибковых заболеваний опустошают леса по всему миру, и под особой угрозой находятся ключевые породы Великобритании, такие как дуб и ясень.
Теперь новое исследование, проведенное математиками из Университета Ньюкасла, Великобритания, совместно с Университетом Лидса, определило способ моделирования прогрессирования заболевания и прогнозирования «переломного момента» болезни, предоставляя ранние предупреждающие индикаторы того, что эпидемия неминуемо и необходимо принять меры.
Ведущий автор доктор Сирио Ороско-Фуэнтес, физик из Университета Ньюкасла, объясняет:
Предсказывать и контролировать распространение болезни невероятно сложно из-за взаимодействия всех вовлеченных компонентов.
Дело не только в типе дерева или устойчивости к болезни, это зависит от окружающей среды - температуры, влажности, скорости ветра, видов деревьев, посаженных поблизости, и от того, насколько близко они расположены.
Таким образом, наличие болезни не приводит автоматически к вспышке. Например, изменение погоды может убить вредителя до того, как он станет проблемой, без какого-либо вмешательства человека.
Мы разработали ряд математических моделей, которые предсказывают точку, в которой болезнь превращается из небольшой, локализованной проблемы в эпидемию, предоставляя нам первые признаки раннего предупреждения о неизбежной вспышке.
"В конечном счете, мы надеемся, что это поможет замедлить распространение болезней в будущем, а также поможет нам создать более устойчивые леса в будущем."
Проект, финансируемый Defra и Ньюкаслским университетом, был запущен в ответ на текущую угрозу нашей популяции дубов, такую как дубовая мотылька, ядовитый вид гусеницы, который срывает с деревьев листья.
Команда разработала математические модели для имитации распространения болезней в различных условиях. Их результаты, опубликованные в журнале Ecological Modeling, показывают поразительно схожие модели распространения болезней с теми, которые были получены с помощью спутниковых снимков ключевых лесных массивов по всей Великобритании.
Они также выделили «критический переходный» период между двумя фазами: локальным ограничением (время, когда болезнь сдерживается, а не угроза) и эпифитотийной вспышкой.
Наблюдение за новыми очагами заболевания и определение точки, в которой оно достигает этой критической точки, приведет к созданию более информированной системы управления для политиков, объясняет доктор Ник Паркер, старший преподаватель прикладной математики в Университете Ньюкасла и соавтор. автор на бумаге.
«Одним из ключевых показателей является видовой состав больных лесных массивов», - говорит д-р Паркер.
"Однородный характер современных лесных массивов способствует быстрому распространению вредителей и болезней, и именно здесь мы, скорее всего, увидим вспышки."