Японская национальная организация по исследованию сельского хозяйства и продовольствия Японии (NARO) разработала новую технологию, которая может отслеживать траекторию полета насекомых и уничтожать их лазерными лучами. Система могла бы обеспечить экологически чистую борьбу с вредителями и сократить чрезмерное использование химических ядов.
NARO планирует сотрудничать с частным сектором для разработки коммерчески жизнеспособного продукта к 2025 году. Новая система может помочь достичь более устойчивого сельского хозяйства, обеспечив решение проблемы устойчивости к инсектицидам при одновременном снижении количества токсичных химических веществ, использующихся в современном сельском хозяйстве.
Ожидается, что мировой спрос на продовольствие вырастет на 70% к 2050 году из-за роста численности населения. Но рост мирового производства зерновых замедлился из-за глобального потепления и серьезных убытков от вредителей. Подсчитано, что почти 16% мирового производства продовольствия теряется из-за вредителей.
Химические пестициды широко используются, но их эффективность снижается по мере повышения устойчивости вредителей к инсектицидам. Некоторые сельскохозяйственные химикаты, разработанные с большими затратами капитала и времени, уже не могут помочь. В то же время интенсивное использование химических веществ вредно для окружающей среды.
Масая Мацумура возглавляет исследование в подразделении по борьбе с вредителями NARO, которое разрабатывает лазерную систему, обеспечивающую более экологичную борьбу с вредителями.
Система еще не готова к практическому использованию. Она использует камеру для съемки насекомых и определения их местоположения для стрельбы. Это занимает всего 0,03 секунды, но все равно слишком долго, чтобы надежно поразить движущуюся насекомое.
Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи разработали метод прогнозирования траекторий полета насекомых. Одной из целей является Spodoptera litura, крупный вредитель в Азии, широко известный как хлопковый листовой червь или табачный червь. Это ночная моль, которая в своей личиночной форме наносит серьезный вред, питаясь растениями-хозяевами, которые включают сою, капусту и клубнику среди других овощей и фруктов.
Исследователи сбивали летающих хлопчатобумажных листовых червей, используя систему, которая предсказывает их траектории. Для этого нужна камера с двумя или более объективами и отдельным датчиком изображения, имитирующим бинокулярное зрение.
Бабочки могут пролететь от шести до девяти сантиметров за 0,03 секунды. После обнаружения движения система предсказывает ближайшую траекторию полета насекомого с точностью около 1,4 см.
Летающий хлопковый листовой червь имеет длину 2-3 см, что дает лазерному лучу высокую вероятность попадания в цель.
Еще одна возможная цель-осенний армейский червь. Его инвазивные личинки поедают широкий спектр растений и наносят серьезный вред экономически важным культурным травам, таким как кукуруза.
Система также может работать против пустынной саранчи, которая уничтожает посевы, пастбища и деревья, угрожая продовольственной безопасности в Африке, на Ближнем Востоке и в Индии.
Текущие расчеты показывают, что одним лазером можно уничтожать до 300 вредителей в минуту. Исследователи планируют начать тестирование системы в полевых условиях в 2022 году и считают, что беспилотный летательный аппарат, оснащенный этой системой, будет работать наиболее эффективно.
