Attālās izpētes loma kukaiņu testos

Turpinot ieskatīties pētījuma norisē, šoreiz uz sarunu aicinājām Vides risinājumu institūta (VRI) vadošo pētnieku Dr. Daini Jakovelu. Viņš projektā ir atbildīgs par attālās izpētes (Eng: remote sensing) komponentes ieviešanu. Kādēļ, pētot dažādu augu atlieku biomasas ekstraktu repelenci, jāpielieto attālā izpēte? Lasi interviju un uzzini!

Sāksim ar pašiem pamatiem! Lūdzu, pastāsti, ko attālās izpētes un datu zinātnieki dara pētījumā, kas šķietami saistīts ar augu ekstraktiem un insektiem?

Mūsu dalība šajā projektā ļaus automatizēt kukaiņu gaitu izsekošanu. Kā zināms, pētījuma laikā izstrādātie repelenti tiek testēti īpaši izveidotās arēnās. Kukainis tiek ievadīts laukumā, kam pievienotas četras caurules. Divās no tām plūst tīra kukainim interesējošā auga (gurķa vai kāposta) smarža, vēl divās – šī paša auga, kas apstrādāts ar testējamo repelentu, smarža. Lai saprastu, vai atbaidīšanas līdzeklis strādā, tiek novērota kukaiņa uzvedība testa laukumā jeb arēnā. Ja kukainis izvēlas doties tajā virzienā, no kura plūst tīra auga smarža, varam uzskatīt, ka repelents iedarbojas. Vairāk par testa gaitu iespējams lasīt intervijā ar VRI Praktiskās entomoloģijas laboratorijas pētnieci Kristīni Berķi-Ļubinsku. Ja testu gaitā kukainis pa arēnu pārvietojas normālā ātrumā un tā trajektorija ir skaidra, automatizēta novērošana nav nepieciešama. Šobrīd pētījuma objekti ir siltumnīcas baltblusiņas (Trialeurodes vaporariorum) un persiku laputis (Myzus persicae). Abu sugu pārstāvji ir krietni atšķirīgi. Ja baltblusiņas pa laukumu pārvietojas ātri, tad, vērojot laputs pārgājienu pa arēnu, pētnieks var arī aizmigt. Piemēram, pievienotajā 6 minūšu video atspoguļotais pētījums patiesībā ilga stundu. Līdz ar to vērts testa gaitu ierakstīt video formātā, piefiksēt katra kukaiņa veikto ceļu un analizēt kopējo testa gaitu, izmantojot algoritmu. Otrs aspekts, kādēļ vērts iesaistīt automatizētu datu analīzi, ir datu objektivitāte, precizitāte un to sniegtā iespēja pētījuma rezultātus kvantificēt un tiešā veidā saistīt ar izstrādāto preparātu efektivitāti jeb repelenci.

Persiku laputs (Myzus persicae) testa arēnā. Avots: VRI 

Vai šāda veida novērošana ir izplatīta prakse kukaiņu uzvedības testos?

Jā! Šādi pētījuma norise tiek ierakstīta un var tikt pārskatīta, analizēta. Tāpat tiek nodrošināta arī pētījuma atkārtojamība – nav nepieciešama novērotāja klātbūtne. Taču ir  jautājums, ko iesākam ar datiem, kas ir iegūti. Pirmā pieeja: skatīties ierakstu un to pēc konkrētas instrukcijas analizēt. Otrā pieeja: izstrādāt algoritmu, kas kukaiņu izvēles fiksē un uzskaita automātiski. Pirmais variants jeb manuālā uzskaite pētījumos tiek izmantota biežāk, taču mūsu komandas kompetences ļauj darbam izvēlēties otro pieeju un datu apstrādi automatizēt.

Pastāsti nedaudz vairāk par pētījuma dizainu!

Svarīgi saprast, ka centrālais objekts mūsu darbā ir arēna – laukums, kurā kukaiņi izdara izvēli pārvietoties vienā vai otrā virzienā. Aprīkojumu uzstādām tā, lai tas netraucētu pētījuma gaitu un neietekmētu tā rezultātus. Esam testējuši vairākas kameras un par optimālāko risinājumu esam atzinuši tālruni ar Full HD izšķirtspējas video ieraksta funkciju. Ļoti svarīgs aspekts ir tieši ievākto datu standartizācija. Strādājot ar attālo izpēti dabā (piemēram, dronu un satelītu datos), standartizācijas iespējas ir mazas. Taču darbs praktiskās entomoloģijas laboratorijā ļauj procesu kontrolēt – nodrošināt vajadzīgos vides parametrus, piemēram, labu apgaismojumu. Tā kā abi pētāmie kukaiņi atšķiras ne tikai pēc uzvedības, bet arī izskata un krāsas, nepieciešami dažādi foni to novērošanai. Tālāk, kad ir veikts kvalitatīvs pētījuma video ieraksts, pielietojot īpaši izstrādātu algoritmu, tiek piefiksētas kukaiņu pārvietošanās trajektorijas un galā veiktās izvēles.

Siltumnīcas baltblusiņu pārvietošanās trajektoriju fiksācija. Avots: VRI