Meleg nyári délután van a tanzániai Lupiro faluban, és Mikkel Brydegaard téglaházban gurul, és megpróbálja kijavítani a törött lézert. Mellette, egy magas állványon, három távcső mutat egy ablakon keresztül egy távoli fán. A laptop egy felfordított dobozon nyugszik, jelet várva.
kapcsolodo tartalom
- Zene vagy állatok bántalmazása? A macskazongora rövid története
Működő lézerrel ezt a rendszert lidar-szerű radarnak nevezik, mondja Brydegaard, de rádióhullámok helyett lézer használatával. A rendszer állítólag pontos adatokat gyűjt a malária szúnyogok mozgásáról. De amint a nap elindul, Brydegaard ideges lesz. Kollégáival egy hetet töltöttek Tanzániában, és eszközük még mindig nem kezdte meg az adatgyűjtést. Már majdnem elkésik.
Holnap egy napfogyatkozás elfedi a napot Tanzánia felett - ez az esemény csak néhány évtizedenként történik meg, és Brydegaard és csapata a svéd Lund Egyetemen több ezer mérföldet tett meglátogatni. Közvetlen célja, hogy megvizsgálja, vajon a napfogyatkozás befolyásolja-e a betegséget hordozó rovarok viselkedését. Nagyobb küldetésük azonban annak demonstrálása, hogy a lézerek forradalmasíthatják a rovarok tanulmányozását.
A Lidar magában foglalja a lézernyaláb két pont - ebben az esetben a kunyhó és a fa - közötti lövését. Amikor a rovarok átrepülnek a sugáron, szétszóródnak és visszatükrözik a fényt a távcsövekbe, olyan adatokat generálva, amelyekből a tudósok remélik, hogy azonosítják a különböző fajokat. Abban az időben, amikor a kártevők elegendő élelmiszert pusztítanak el az egész ország fenntartásához - és amikor a rovarok által terjesztett betegségek évezredeket százezrek ölnek meg -, a gerendák és a lencsék ilyen elrendezése talán csak milliónyi életét javíthatja.
Működő lézer nélkül azonban a tanzániai utazás semmit sem számít.
A csapat már közel állt ahhoz, hogy feladja. Néhány nappal ezelőtt két nagy teljesítményű lézerük nem működött. „Az első gondolatom az volt, hogy rendben van - mindent csomagolj, térjünk vissza” - mondja nekem Brydegaard. „Tanzániában sehol sem található meg alkatrész.” Keserűen elgondolkodott a több tízezer dollárért, amelyet a felszerelésekre és az utazásra költöttek. De aztán bement a városba Samuel Janssonkal, a végzős hallgatójával, és egy üveg sör felett gördítették a telefonjaikon lévő kapcsolatokat. Talán kezdtek gondolkodni, hogy végül is sikerült megmenteni az utat.
*
A lézerek lehetnek élvonalbeli eszközök a rovarok azonosításához, de a lidar módszer középpontjában az entomológia elegáns és évszázados elve áll. Szinte minden repülő rovarfajnak, a lepkétől a szúnyogig és a szúnyogig, egyedi szárnyas frekvenciája van. Például egy női Culex stigmatosoma szúnyog 350 Hz frekvencián veri a szárnyát, míg a hím Culex tarsalis 550 Hz frekvencián. Ezen különbségek miatt a rovar szárnyasugrása olyan, mint egy ujjlenyomat. Az utóbbi években a szárnyas verzió tanulmányozása reneszánszon ment keresztül, különösen az emberi egészség területén.
Már jóval a lézerek vagy a számítógépek előtt a szárnyas verzióról hallás - akár zenei szempontból is gondolkodtak. Egy figyelmes hallgató összehangolhatja a légy hangját a zongorabillentyűvel. Pontosan ezt tette Robert Hooke, a természettudomány filozófusa a 17. században: „Meg tudja mondani, hogy hány ütést okoz egy légy a szárnyaival (azok a legyek, amelyek repülésekor dübörgnek) azzal a megjegyzéssel, amelyre a musique-ban válaszol repülésük alatt ”- írta Samuel Pepys, a brit köztisztviselő és a Hooke barátja.
Az a tény, hogy Hooke a fülére támaszkodott, bizonyára megnehezítette az eredményeit. A tudást hagyományosan tudományos papírok, levelek és mintadarabok segítségével osztották meg, így az entomológusok inkább a látásra, mint a hallásra támaszkodtak. „A területnek hosszú ideje nagyon, nagyon szűk fókusza volt” - mondja Laura Harrington, a entomológus és a epidemiológus, a New York állambeli Cornell Egyetem székhelye.
A 20. században azonban a kutatók elkezdték törni a penészgombot. A fő szárnysebesség-észlelési módszer vizuális volt: a kronofotografikus módszer, amelynek során gyorsan egymás után fényképeztek. Ennek korlátozásai voltak, és néhány éles fülű kutató úgy érezte, hogy előnyt élvez Robert Hooke hallásmódja - különösen Olavi Sotavalta, a finn entomológus, akinek a ritka ajándéka az abszolút hangmagasság. Ahogyan az abszolút hangmagasságú zeneszerző fülhallgatón átírja egy zenei átadást, Sotavalta zongora segítségével meg tudta volna határozni a szúnyog szárnyának pontos hangját.
(© Matthew the Ló) „Az akusztikus módszer lehetővé teszi a rovarok szabad repülés közbeni megfigyelését” - írta Sotavalta egy 1952-es cikkben a Nature-ban . Más szavakkal, mivel abszolút hangmagasságot kapott, Sotavalta nem csak laboratóriumi kamerákkal, hanem a természetben is, a fülével képes volt megfigyelni a szárnyas ütéseket. A tudósokat tájékoztatták és korlátozzák az általuk alkalmazott érzékszervek.
Sotavalta kutatásának sajátos megközelítése azt sugallja, hogy bizonyos tudományos felismerések akkor merülnek fel, amikor külön tudományágak ütköznek egymással: a konzervfülét nem csak a fajok azonosítására használta kutatása során, hanem a zene számára is. "Gyönyörű énekes hangja volt" - mondja Petter Portin, a genetika emeritus professzora, aki valaha Sotavalta hallgatója volt. Portin magas, karcsú embernek emlékszik rá, aki mindig kék laboratóriumi kabátot viselt.
Sotavalta a Finn Nemzeti Könyvtárban található levelek kíváncsi levelek, rovarok viselkedéséről szóló monográfiák és kották halmaza. Néhány kompozíciója madarak és rovarok elnevezéséről szól.
Az egyik legfurcsább Sotavalta-i cikk, amelyet a Finn Állatorvos-társaság évkönyveiben tettek közzé, lenyűgöző részletességgel dokumentálja két konkrét csalódás dalait. Sotavalta egymás utáni nyáron hallotta őket, miközben a Lempäälä nyári házában tartózkodott. Maga a papír száraznak tűnik, amíg világossá válik, hogy a zeneelméletet megpróbálja alkalmazni a madárdalra.
"A két egymást követő évben előforduló két Sprosser-féle csalódás ( Luscinia luscinia L. ) dalt hangszeresen rögzítették és a hagyományos hangjelzéssel mutatták be" - írta.
Következésképpen közel 30 oldalnyi jegyzetek, grafikonok és a madarak ritmusának és tonalitásának elemzése található. Kiemelve a két dal hasonlóságát, kijelenti: „Mivel az éneklési helyek közötti távolság rövid, arra a következtetésre jutottak, hogy talán apa és fia.” Úgy tűnik, mintha művének valamiféle kutatása lenne. mintázat, néhány zenei ötlet, amelyet ugyanazon faj tagjai osztanak meg.
A Nature című cikke azonban inkább következményes volt. Sotavalta itt leírja a rovarok abszolút hangmagasságának azonosítására szolgáló „akusztikus módszerének” felhasználásait, és elméleteket fogalmaz meg a rovarok szárnyas verziójának finomságairól: mennyi energiát fogyaszt, és mennyire változik a légnyomás és a testméret függvényében. Ennek ellenére csak évtizedekkel később olyan tudósok, mint például a Brydegaard, megerősítették a szárnysebesség jelentőségét a rovarok - például maláriahordozó szúnyogok - kutatásában.
*
Tanzániában Brydegaard, Jansson és Flemming Rasmussen mérnökök nem rendelkeznek abszolút hangmagassággal - és még ha meg is tennék, az nem sokat segít. Milliók rovarok vannak a faluban és környékén, és egy szimfóniában dobognak, amely soha nem ér véget.
Ezeknek a tudósoknak a lelkes fül helyett egy csúcstechnikai eszköz és két törött lézer van. És a telefonjaikat.
Amikor a lézerek megbuktak, néhány hamis indulást igényelt a megoldás megtalálása. Elefántcsontparti kutatónak működő lézer volt, de az USA-ban nem volt. Brydegaard fontolóra vette a csere postai úton történő elküldését, de tudta, hogy - a vámhatóságoknak és a Dar es Salaam repülőtérről érkező, napos meghajtónak köszönhetően - valószínűleg nem érkezik meg időben a napfogyatkozáshoz.
Végül szöveges üzenetet küldtek Frederik Taarnhøj-nak, a FaunaPhotonics vezérigazgatójának, kereskedelmi partnerüknek, és megkérdezték, fontolja-e meg egy Svédországból származó tudós küldését néhány tartalék lézerrel. Taarnhøj igennel válaszolt.
Tehát a trió néhány őrült hívást tett és végül meggyőzte egy másik végzős hallgatót, Elin Malmqvistet, hogy másnap szálljon fel egy repülőgépre. Amikor megtette, három kicsi fémdobozt hordott a bőröndjében.
A saga még nem ért véget. Az utolsó pótlás még az utolsó pillanatban megtett hatalmas költségek után is meghiúsult: Brydegaard sietve összekeverte az anódot a katóddal, amely rövidre zárolta a lézerdiódát. A második lézer nyalábot adott, de megmagyarázhatatlanul olyan halvány volt, hogy használhatatlan.
Ez az utolsó lézer, amelyet Brydegaard most kicsomagol, remélve, hogy legalább ez a várt módon működik. Mire csavarja az állványra, már majdnem napnyugta van, és izgatottsága érzékelhető. Egy órán belül túl sötét lesz még a működő lézer kalibrálásához. Minden ezen a berendezésen fut.
*
Laura Harrington Cornell laboratóriuma kissé hasonlít éttermi konyhára. Az, ami hasonlít a beépített fagyasztó ajtajára, valójában inkubációs helyiséghez vezet. Nedves és fénycsövek világítják. A polcok gondosan címkézett dobozokba vannak borítva. Harrington megmutatja nekem a szúnyogtojásokat olyan eldobható tartályokban, amelyekbe levest hordoz. A tartályok tetején van valamiféle háló-menyasszonyi fátyol, hogy megakadályozzák a szúnyogok kiszabadulását. A módszer nem eléggé biztonságos. Néhány szúnyog elmenekült, és fülünk és bokáink körül zümmögtek, miközben beszélgetünk.
Amikor Sotavalta megközelítéséről beszélünk, Harrington azt mondja, hogy „határozottan megelőzte korát”. Még az utóbbi években a szúnyogokat hallgatni szándékozó kutatók sem tudták, hány rovar képes meghallgatni őket. "Hosszú ideig a tudósok azt gondolták, hogy a női szúnyogok süket - hogy egyáltalán nem figyeltek a hangra" - mondja Harrington.
De 2009-ben Harrington ezt a régóta feltételezést próbára tette. Egy szokatlan és bonyolult kísérletben kollégáival a nő egy Aedes aegypti szúnyogot hajhoz kötötte, egy mikrofont helyezett a közelébe, és mindkettőt egy fejjel lefelé levő akváriumba helyezte. Aztán hím szúnyogokat engedtek a tartályba, és rögzítették az eredményeket.
A csapat megállapításai meglepte Harringtonot, és áttörést eredményezett a hang és az entomológia vizsgálatában. Aedes aegypti egyfajta közép-páros táncot folytatott, amelynek mindennek a hanggal volt kapcsolatban. A női szúnyogok nem csak a férfiak hangjaira reagáltak, hanem úgy tűnt, hogy a saját hangjukkal is kommunikálnak. „Felfedeztük, hogy a férfiak és a nők valójában énekelnek egymással” - mondja Harrington. "Harmonizálnak közvetlenül a párzás előtt."
Ezt a „párosító dalt” nem a hangkábelek készítik. Szárnyakkal csapkodva állítják elő. Normál repülés közben a férfi és női szúnyogok kissé eltérnek egymástól. Harrington azonban megállapította, hogy a párzási folyamat során a hímek a szárnyas frekvenciát a nőstényekhez igazították.
"Úgy gondoljuk, hogy a nő teszteli a férfit" - magyarázza Harrington. „Milyen gyorsan képes harmonikusan konvergálni.” Ha igen, akkor a szúnyogdalok hallható páva funkciókként működhetnek. Úgy tűnik, hogy segítenek a nőstényeknek a legmegfelelőbb társaik azonosításában.
(© Matthew the Ló) Ezeket az eredményeket szem előtt tartva, valamint a Bill & Melinda Gates Alapítvány nemrégiben kapott támogatásával, Harrington laboratóriuma megkezdte egy új szúnyogcsapda kifejlesztését a helyszíni kutatásokhoz. Hasonló projekteket vezettek be többek között az ausztrál James Cook Egyetem és a New York City Columbia University csapata.
Egy kutató számára vannak hátrányai a jelenleg létező szúnyogcsapdáknak. A kémiai csapdákat újratölteni kell, míg az elektromos csapdák hajlamosak a szúnyogok elpusztítására; Harrington azt akarja, hogy új csapdája felhasználja a hang erejét az élő példányok megfigyelésére és tanulmányozására. Össze fogja kombinálni a szúnyogok, például a vegyi anyagok és a vér vonzásának bevált módszereit a rögzített szúnyoghangokkal, hogy utánozzák a páros dalot. Fontos szempont, hogy felhasználható mindkét nemű szúnyogok elfogására.
A történelem folyamán a tudósok a női szúnyogok fogására összpontosítottak, amelyek naponta kétszer emlősöket vadásznak, és amelyek elviselhetik a malária parazitát (a férfiak nem). A tudósok azonban a közelmúltban elkezdték a férfi szúnyogoknak a malária elleni védekezés fontos részét is tartani. Például a betegség visszaszorítására irányuló jelenlegi javaslat magában foglalja a terméketlen utódokat előállító géntechnológiával módosított hímek engedését, hogy egy adott területen betegséget hordozó szúnyogok állományát csökkentsék.
Harrington azt reméli, hogy egy akusztikus csapda - a páros dal felhasználásával, amely vonzza a férfiakat - segítene az ilyen új stratégiák kialakításában. "Amit megpróbálunk, az valóban a dobozon kívüli gondolkodás, és új és újszerű módszerek azonosítása ezen szúnyogok ellen" - mondja.
*
Amikor az utolsó lézer végre a helyén van, Brydegaard megfordít egy kapcsolót. Hirtelen a laptop képernyőjén az állvány mellett egy kis fehér pont jelenik meg. Mindenki megkönnyebbülten felsóhajt: lézer működik.
A csapat - amely Brydegaardból, Janssonból, Malmqvistből és Rasmussenből áll - az elmúlt 15 percet a napfényre fordítja, hogy a fénnyel összpontosítson. Néhány helyi gyermektől eltekintve, akik „ mzungu ” -ot kiabálnak - szuahéli könnyű bőrű külföldiek számára -, úgy tűnik, senki sem különösebben zavarja az európaiak távcsövekkel bütykölését.
A naplemente gyönyörű, lágy fényt bocsát ki a Lupiro körüli mocsaras táj felett, de ez a malária terjedésének kezdete is. Amint a kunyhón esik a sötétség, ahol a lidar rendszert felállították, a falusiak bemegyek a mezõktõl; a füstoszlopok a tűzhelyből fakadnak. A helyiek itt megélhetésükre rizsre támaszkodnak: a vágott darabokat naponta két étkezésre tálalják, és a poros főút mentén a rizspehely rakódik fel, mint őszi levelek. A rizsföldekhez azonban álló víz szükséges, és az állóvíz elősegíti a malária szúnyogokat. A rovarok már elkezdenek zümmögni a lábaink körül.
Most, hogy este rendeződött körülöttünk, a lidar rendszer végre elkezdte torrent adatok rögzítését. A csapat sötétben ül a kunyhó körül; egy benzingenerátor humora kívülről, táplálja a lézert és a számítógépet. A laptop képernyőjén egy egyenetlen piros vonal csúcsokat és völgyeket mutat. Brydegaard mondja, hogy mindegyik visszhang visszatükröződik a sugárból. Alkonyat körül percenként több tucat vagy több száz rovar léphet át a sugáron. Figyelembe vesszük azt az időszakot, amelyet az entomológusok csúcsidőnek neveznek - az a tevékenységhullám, amely akkor kezdődik, amikor a nőstény szúnyogok bejutnak a faluba, és elkezdenek élelmet keresni.
Nicodemus Govella, a tekintélyes Ifakara Egészségügyi Intézet tanzániai orvosi entomológusa - a FaunaPhotonics helyi partnere - látta az esti szúnyog rohanását száz, akár több ezer alkalommal is. Tudja, milyen érzés remegni és hányni, amikor a malária parazita megragadja; újra és újra megtapasztalta a tüneteket. „Gyerekkoromban nem tudom megszámolni, hányszor mondja el.
Ha a tanzániai epidemiológusok háborút folytatnak a malária ellen, akkor az Ifakara Egészségügyi Intézet úgy működik, mint egy hírszerző minisztérium - nyomon követi a malária szúnyogok harapásának sűrűségét, eloszlását és időzítését. Govella szerint hagyományosan a szúnyogfelügyelet „aranyszabványa” volt az ember kirakodási fogásnak nevezett módszer. Alacsony technológia, de megbízható: egy önkéntesnek gyógyszert adnak a malária átterjedésének megakadályozására, majd csupasz lábakkal ül a szabadban, hagyva, hogy a szúnyogok landoljanak és harapjanak.
A probléma az, hogy a malária elleni védelem már nem elegendő. Túlságosan sok más betegséget, a dengue-lázról a Zikáig, a szúnyogok is terjesztik. Ennek eredményeként az ember általi kirakodást ma már széles körben etikusnak tekintik. "Információt ad, de nagyon kockázatos" - mondja Govella. „Más országok már betiltották.” Mivel az egészségügyi tisztviselők visszavonják a malária megfigyelésének és leküzdésének a régi stratégiáit, a kísérleti technikákkal kapcsolatos munka új sürgősséget vesz fel - ahol a lézerek bekerülnek.
Tanzánia egyes részein, részben a hálózatok és a peszticideknek köszönhetően, a malária „óriási mértékben csökkent” - mondja nekem Govella. A betegség felszámolása azonban nehézkesnek bizonyult. Egyes szúnyogok kifejlesztettek ellenállást a peszticidekkel szemben. Hasonlóképpen, a hálószobák segítették az éjszakai átvitelt ellenőrzés alatt tartani - de a szúnyogok adaptálták viselkedésüket, alkonyatkor és hajnalban kezdtek harapni, amikor az emberek nem védettek.
2008-ban Govella lánya malária-ral fordult elő. Visszatekintve Govella módja megváltozik; pontos orvosi nyelve utat enged egy csendes szenvedélynek. "Nem is akarok emlékezni" - mondja. "Amikor eljutok ebbe az emlékezetbe, ez nagyon sok fájdalmat okoz nekem."
Korai stádiumában a malária úgy néz ki, mint a megfázás - ezért annyira fontos, hogy a tudósok rendelkezzenek eszközökkel a parazita és az azt hordozó szúnyogok terjedésének nyomon követésére: a téves diagnózis elkerülése érdekében. A lánya esetében az információhiány tragikusnak bizonyult. "Mivel hamarosan nem fedezték fel, a görcsök szintjére haladt" - mondja Govella. A lánya végül a malária szövődményeiben halt meg. Azóta szinte minden nap gondolkodik a felszámolásról.
"Utálom ezt a betegséget" - mondja Govella.
*
A malária tartósan megrontotta a tudósok generációit. A parazita felfedezése után több mint egy évszázaddal évente több száz millió ember szenved, akik közül félmillió meghal. Harringtonnak saját emlékei vannak a betegség által elkövetett pusztításról: 1998-ban kísérletek sorozatára utazott Thaiföldre, és magától szerzett maláriát. „Én vagyok az egyetlen külföld a mérföldek körül, ” - mondja. A láz elindulása után Harrington megértette a vizsgált betegség valódi terheit.
"El tudtam képzelni magam thaiföldi faluban, akinek ilyen betegségei vannak" - mondja. Messze volt a legközelebbi kórháztól és egyedül érezte magát. „Úgy éreztem, hogy ha meghalnék, akkor az emberek talán nem tudnák meg.” Végül valaki megtalálta, és egy teherautó hátuljába tette. Emlékszik, hogy delíriumba süllyedt, és egy ventilátort bámult fel, amely végtelenül a mennyezeten forog. "Láttam egy nővér fecskendőt lila folyadékkal" - emlékszik vissza. Emlékeztette rá, mikor évekkel ezelőtt dolgozott egy állatgyógyászati klinikán, amely lila injekciókat alkalmazott a betegek állatok eutanizálására. "Azt hittem, hogy ennek a vége."
Végül a láz kitörött, és Harrington tudta, hogy túl fogja élni. „Hihetetlenül hálás voltam az életemért” - mondja. A tapasztalat még inkább elkötelezett a kutatás iránt. "Úgy éreztem, képes vagyok arra, hogy karrieremmel olyan dolgot szenteljek, amely végül segíthet más embereknek."
A malária élénk példát mutat arra, hogy a rovarok hogyan veszélyeztetik az emberi egészséget - de sok más módon is okozhatnak kárt. A rovarok más mikrobiális betegségeket is terjesztnek. Akkor ott van a mezőgazdaságra gyakorolt hatás. Az Egyesült Nemzetek Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezete szerint a rovarirtók megsemmisítik a globális terméshozamok egyötödét. Más szavakkal: ha a világ gazdáinak jobb módjai lennének a fajok, például a sáskák és bogarak megóvására, akkor több millió embert tudnak etetni.
A peszticidek csökkentik a rovarok által okozott károkat, de választhatatlan használat esetén árthatnak az embereknek vagy megölhetik azokat a rovarokat, amelyekre támaszkodunk. Még mélyen függünk a beporzóktól, például a méhektől, a lepkéktől és a pillangóktól, de a 2016. évi jelentés kimutatta, hogy a gerinctelen beporzó fajok 40% -át kihalás fenyegeti. Ennek a rovarokkal való szerelmi-gyűlölet-kapcsolatoknak köszönhetően sürgősen jobb módszerekre van szükség a különböző fajok nyomon követésére - jobb módszerek megkülönböztetésére a hibákat, amelyek segítenek minket, és a hibákat, amelyek fájnak nekünk.
(© Matthew the Ló) *
A napfogyatkozás napján, éppen dél előtt, a Lupiro feletti kék égbolton a nap fekete korongja halad át a nap előtt. Gyerekcsoport gyűlt össze; a kezükben tartanak olyan kis hegesztőüvegeket, amelyeket a skandináv tudósok magukkal hoztak. A zöld árnyalatú üvegen keresztül nézve a gyerekek láthatják a nap szűkülő félholdját.
A körülöttünk lévő falu homályossá vált; árnyékunk kevésbé vált egyértelművé. A világosság alapján úgy tűnik, mintha hirtelen vihar kezdődött volna, vagy valaki tompította azt, ami miatt a nap elhalványult. A svéd tudósok, valamint az Ifakara Egészségügyi Intézet és a FaunaPhotonics partnereikkel meg akarják tudni, hogy egy napfogyatkozás homályos fényében a rovarok aktívabbak-e, csakúgy, mint alkonyatkor.
A képernyőn figyeljük a vörös csúcsokat, amelyek ismét felvettek - nem annyira, mint láttuk napnyugtakor és napkeltekor, de a szokásosnál jobban. Ennek az adatoknak egy egyszerű oka van: ha a szúnyogok aktívabbak egy napfogyatkozás során, akkor az azt sugallja, hogy fényt használnak dómként, tudva, mikor kell reggelt és este felkelni a felkelő és a lenyugvó nap homálya miatt.
Amint az adatok kifolynak, a tudósok átbeszélnek engem azon, amit megnézünk. A Lidar-t eredetileg sokkal nagyobb mértékű jelenség, például a légköri kémia változásainak tanulmányozására fejlesztették ki. Ezt a rendszert minimálisra egyszerűsítették.
Az állvány mindhárom távcsövének külön funkciója van. Az első a kilépő lézert egy kb. Fél kilométer távolságra lévő fára irányítja. A fatörzshez szögezve egy fekete tábla, ahol a gerenda befejeződik. (A lézer útjának megtisztításához Jansson, a doktorandusz hallgatójának machete segítségével vágnia kellett egy utat az alsó kefe felett.)
Amikor a rovarok átrepülnek a lézersugáron, a visszatükröződés visszaverődik a készüléken verte szárnyukkal, és a második távcső felveszi őket. A harmadik távcső lehetővé teszi a csapat számára, hogy megcélozza és kalibrálja a rendszert; az egész készüléket egy laptop számítógéphez csatlakoztatják, amely összesíti az adatokat. A képernyőn táncoló piros csúcsok a lézersugarat átlépő rovarokat képviselik.
A tükrök rögzítéséhez, amelyeket Brydegaard „légköri visszhangnak” hív, a lidar rendszer másodpercenként 4000 pillanatfelvételt készít. Később a csapat algoritmust használ a pillanatképek átfésülésére a szárnyas frekvencia - az egyes fajok ujjlenyomata - segítségével.
Más szavakkal: ez az eszköz optikával érinti el azt, amit Olavi Sotavalta elért a fülével, és amit Harrington egy mikrofon segítségével elért.
De vannak olyan részletek a lidar-adatokban, amelyeket az emberi fül soha nem tudott megismerni. Például egy rovar szárnyas frekvenciáját magasabb hangú harmonikusok kísérik. (A harmonikusok gazdagítják a hegedű hangját; ők felelősek a néma gitárhurok által előidézett rezonáns gyűrűért.) A lidar rendszer olyan harmonikus frekvenciákat képes rögzíteni, amelyek túl magasak ahhoz, hogy az emberi fül hallhassa azokat. Ezenkívül a lézernyalábok polarizálódnak, és amikor különböző felületeket tükröznek, polarizációjuk megváltozik. A változás nagysága megmondhatja Brydegaardnak és kollégáinak, hogy a rovar szárnya fényes vagy matt - emellett a különféle fajok megkülönböztetésekor is hasznos.
Amint a nap sötét korongja újra világosabbá válik, a tudósok képeket készítnek, és nagy siker nélkül megpróbálják elmagyarázni, hogy a lézerek hogyan működnek a helyi gyermekek számára. Most, hogy az adatok folynak, a lidar rendszer felállítását kísérő feszültség egyszerűen elolvadt.
Végül egyértelműnek tűnik, hogy a kísérlet magas ára nem lesz hiábavaló. A csapat körülbelül 12.000 dollárt költött a lidar rendszerre, ide nem értve a szállítás és a munka ugyanolyan kopasz költségeit. „Nagyon hangzik, ha egy afrikai faluban állok” - ismeri el Brydegaard. Másrészt a légkör tanulmányozására használt lidar régebbi formái százezrek dollárba kerülhetnek. Időközben a malária terhét milliárd dollárban számítanák ki - ha egyáltalán kiszámolható lenne.
Néhány órán belül a nap fényes kerek köre ismét ég. Néhány órával azután elkezdett beállni.
A rovar spray-t újból felhordjuk a szúnyogok elkerülésére, amelyek ismét a Lupiro körüli mocsaras mezőkből repülnek be. Aztán bemegyünk a városba vacsorázni, amely, mint általában, rizst is tartalmaz.
*
Három hónappal a kísérlet után felhívtam a FaunaPhotonics-t, hogy megtudjam, hogyan fejlődtek az elemzéseik. Miután oly sok lézer meghibásodott, meg akartam tudni, hogy a végső megadta-e a szükséges eredményeket számukra.
Az adatok zavarosak voltak. "A főzési idő körül sok füst és por van a levegőben" - mondta Jord Prangsma, a mérnök, aki a csapatok által visszahozott adatok elemzéséért felelős. Hozzátette, hogy úgy tűnik, hogy az adatok különálló szárnysebességeket mutatnak. De egy dolog észrevenni ezeket a ütemeket egy grafikonon. "Egy másik dolog, ha azt mondjuk egy számítógépnek:" Kérem, találja meg a megfelelő frekvenciát "- mondta. Sotavalta-tól eltérően, aki egyéneket vizsgált, a tanzániai csapat sok ezer rovarról gyűjtött adatokat. Megpróbálták elemezni az összes dobogó szárnyat egyszerre.
De az akadályok nem voltak leküzdetlenek. "Csak dél körül látunk magasabb aktivitást" - mondta Samuel Jansson, az árnyékolás adatainak beszédével. Ez arra utal, hogy a szúnyogok valóban fényt használtak dákóként, hogy csúcsforgalomban kezdjenek ételt keresni. Prangsma hozzátette, hogy egy általam kifejlesztett algoritmus kezdi elkülöníteni a kritikus adatokat. "Tudományos szempontból ez egy nagyon gazdag adatkészlet" - mondta.
Az ezt követő hónapokban a FaunaPhotonics tovább haladt. „A kezdeti lézerproblémák ellenére - írta Brydegaard egy legutóbbi e-mailben -, a rendszerek minden elvárásunknak megfelelően működtek.
Azt mondta, minden nap, amikor a rendszer működött, 100 000 rovar megfigyelést készítettek. „A jelek szerint a rovarok több faját és nemi osztályát megkülönböztethetjük” - folytatta Brydegaard.
A Lundi Egyetem kollégáival együtt Brydegaard közzéteszi az eredményeket; A FaunaPhotonics, mint kereskedelmi partnere, lidar eszközüket analitikai szakértelmükkel együtt kínálják a rovarok helyszíni nyomon követését célzó vállalatoknak és kutató szervezeteknek. "Ha van olyan vásárlónk, akit egy bizonyos faj érdekel, akkor kissé testreszabjuk az algoritmust a faj célzásához" - magyarázta Prangsma. „Minden adatkészlet egyedi, és a maga módján kell kezelni.“ Nemrégiben a FaunaPhotonics hároméves együttműködést kezdett a Bayer-rel a technológia továbbfejlesztése érdekében.
A szárnysebesség tanulmányozása hihetetlenül hosszú utat tett meg, mióta Olavi Sotavalta abszolút hangmagasságát használta a rovarok azonosítására - és a skandináv tudósok munkája azonban bizonyos értelemben nagyon kevés különbséget mutat a finn entomológusé. Csakúgy, mint Sotavalta, külön tudományterületeket hoznak össze - ebben az esetben a fizikát és a biológiát, a lidart és az entomológiát - a természet mintáinak feltárása érdekében. De még sok munka van hátra. A FaunaPhotonics és partnerei a következő tanulmányban azzal indulnak, hogy megpróbálják összekötni a pontokat a fény, a lézerek és a szúnyogok között. Aztán megpróbálják bebizonyítani, hogy a szárnyas frekvencia tanulmányozása segíthet az embereknek a malária kivételével más betegségek, valamint a növényeket elpusztító rovarok kezelésében.
"Ez egy nem sok hónapig tartó utazás" - mondta Rasmussen, a mérnök. "Ez egy olyan út, amely évekre megy előre."
Ezt a cikket először a Wellcome on Mosaic tette közzé, és itt a Creative Commons licenc alatt újra közzéteszik.
