Um Malaria zu bekämpfen, revitalisieren Wissenschaftler ein Forschungsgebiet, das sowohl mit Biologie als auch mit Musik zu tun hat. Wir sprechen über die Frequenz der Flügelklappen. Was könnte ein solcher Zusammenprall scheinbar unvereinbarer Disziplinen dazu führen? Und warum sollten Menschen auf Insekten hören?
Lidar-Methode
Hierzu ist die Lidar-Methode geplant. Seine Essenz besteht darin, Laserstrahlung zwischen zwei Objekten zu erzeugen. Wenn Insekten durch einen Laserstrahl fliegen, wird das Licht von ihnen zurück in Teleskope reflektiert, wodurch Daten entstehen, von denen Wissenschaftler hoffen, dass sie verschiedene Arten erkennen. In einer Zeit, in der Insekten Pflanzen zerstören, die die Bevölkerung mehrerer Länder ernähren können, und andere Insekten Krankheiten übertragen, an denen jedes Jahr Hunderttausende Menschen sterben, kann dieses System von Strahlen und Linsen die Lebensqualität von Millionen von Menschen verbessern.
Frequenzmerkmale
Natürlich sind Laser ein wichtiger Stand der Technik in der Lidar-Methode, aber das Herzstück ist das elegante und jahrhundertealte Prinzip der Entomologie. Fast jede Art von fliegenden Insekten, von Motten bis zu Mücken, hat ihre eigene einzigartige Klappenfrequenz. Das Weibchen einer Mückenart schlägt mit 350 Hertz mit den Flügeln, während das Weibchen einer anderen Art mit einer Flügelklappe von 550 Hertz schlägt. Aufgrund dieses Unterschieds entspricht die Flügelklappe eines Insekts einem menschlichen Fingerabdruck. Und in den letzten Jahren durchläuft das wissenschaftliche Gebiet der Untersuchung der Häufigkeit von Flügelschlägen von Insekten die Renaissance, insbesondere im Bereich der menschlichen Gesundheit.
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Hooks Technik
Lange vor dem Aufkommen von Lasern und Computern wurden Flügelklappen im auditorischen (oder sogar musikalischen) Sinne gedacht. Ein aufmerksamer Zuhörer könnte das Summen eines bestimmten Insekts einer Note auf dem Klavier zuordnen. Genau das tat der Naturphilosoph Robert Hook im 17. Jahrhundert. Er konnte erkennen, wie viele Flügelschläge ein bestimmtes Insekt macht, indem er seinen Klang mit dem Klang einer bestimmten Note verglich. Aber die Tatsache, dass Hook sich ausschließlich auf sein eigenes Gehör stützte, verursachte unüberwindliche Schwierigkeiten, sein Wissen auf andere Menschen zu übertragen. Das Wissen wurde normalerweise durch wissenschaftliche Zeitungen, Briefe und Zeichnungen von Vertretern verschiedener Arten verbreitet, daher verließen sich Entomologen mehr auf ihr Sehen als auf das Hören. Dieses wissenschaftliche Gebiet hatte lange Zeit einen sehr, sehr engen Fokus.
Erneutes Interesse
Im zwanzigsten Jahrhundert begannen die Wissenschaftler jedoch, sich neu für dieses Gebiet zu interessieren, da die Hauptmethode zur Bestimmung der Häufigkeit von Flügelschlägen visuell wurde. Es war die chronografische Methode, mit der eine Reihe von Fotografien mit einer hohen Bildrate erstellt wurden. Diese Methode hatte jedoch ihre Grenzen, so dass viele Forscher glaubten, dass Hooks Methode immer noch die beste sei. Unter ihnen war Olavi Sotavalta, ein finnischer Entomologe, der über ein perfektes Gehör verfügte. Als Komponist mit perfektem Hörvermögen, der ein Musikstück nach Gehör transkribieren konnte, konnte Sotavalta den genauen Ton der Flügel einer Mücke bestimmen, ohne ein Klavier zu benötigen.
Moderne Methode
Dank der Hochtechnologien mit der Lidar-Methode können Sie jetzt bis zu viertausend Bilder pro Sekunde aufnehmen. Später verwenden Wissenschaftler einen speziellen Algorithmus, der das Flattern der Flügel auf diesen Rahmen bestimmt, ihre Häufigkeit berechnet und dadurch den "Fingerabdruck" des Insekts bestimmt. Mit anderen Worten, diese Methode erreicht das, was Sotavalta mit seinem perfekten Gehör erreichen konnte, aber jetzt können diese Daten verarbeitet und an andere Wissenschaftler übertragen werden.
Experimentieren Sie Probleme
Natürlich sind mit diesem Experiment verschiedene Probleme verbunden. Als zum Beispiel in dem Bereich, in dem es stattfand, Menschen anfingen, Essen zu kochen, lag Rauch in der Luft, der keine angemessene Beurteilung von Insekten ermöglichte, und die Insekten selbst verhielten sich nicht wie gewöhnlich. Auf die eine oder andere Weise haben Wissenschaftler jedoch ziemlich klare Ergebnisse erhalten. Aber es ist eine Sache, den Flug eines Insekts in der Grafik des Geräts zu sehen, und es ist eine ganz andere, dem Computer zu sagen: "Bitte bestimmen Sie die für mich geeignete Frequenz." Im Gegensatz zu Sotavalta, der einzelne Insekten beobachtete, erhielten die Wissenschaftler in diesem Experiment Daten zu Tausenden von Insekten und versuchten gleichzeitig, alle diese Daten gleichzeitig zu analysieren. Wissenschaftler gaben ungefähr zwölftausend Dollar für ihr erstes Experiment mit der Lidar-Methode aus. Lohnt es sich wirklich, so viel Geld auszugeben? Wäre es nicht besser gewesen, sie für andere Zwecke zu verwenden? Wie die Ergebnisse zeigen, war das Experiment nicht bedeutungslos oder nutzlos, es erwies sich als mehr als erfolgreich, obwohl immer mehr Schwierigkeiten auftraten, bevor Wissenschaftler immer wieder auftraten. Jetzt können sie zum Beispiel die Häufigkeit der Flügel von Mücken erkennen, die die schreckliche und oft tödliche Krankheit Malaria übertragen.
Warum wird das benötigt?
Malaria ist eines der deutlichsten Beispiele dafür, wie Insekten die menschliche Gesundheit gefährden können. Es gibt jedoch noch viele weitere Möglichkeiten, wie Insekten Menschen schädigen können. Insekten sind Träger von mikrobiellen Erkrankungen. Sie haben auch sehr schwerwiegende Auswirkungen auf die Landwirtschaft. Nach Angaben der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen töten Insekten etwa ein Fünftel der Ernte der Erde. Mit anderen Worten, wenn die Landwirte Heuschrecken und verschiedene Käfer besser kontrollieren könnten, könnten sie Hunderte von Millionen mehr füttern. Pestizide verringern den Schaden, den Insekten anrichten. Wenn sie jedoch wie häufig wahllos eingesetzt werden, können sie sowohl Menschen als auch Nützlingen Schaden zufügen. Zum Beispiel,Menschen sind in hohem Maße auf Bienen, Motten und Schmetterlinge als Bestäuber angewiesen. Eine Studie aus dem Jahr 2016 ergab jedoch, dass rund 40 Prozent der Bestäuberarten von Wirbellosen gefährdet sind. Aufgrund dieser Beziehung zu Insekten müssen die Menschen nach besseren Möglichkeiten suchen, Arten zu identifizieren. Einfach ausgedrückt, Menschen müssen lernen zu erkennen, welche Fehler ihnen schaden und welche von Vorteil sind.
Was kommt als nächstes?
Das Studium der Flügelschlagfrequenz von Insekten hat sich seit der Zeit von Olavi Sotavalta, der sein perfektes Gehör nutzte, um Insekten anhand ihres Geräusches zu identifizieren, stark verändert. In vielerlei Hinsicht ähnelt diese innovative Studie jedoch der des finnischen Entomologen. Wie Sotavalta versuchen moderne Wissenschaftler, mehrere Disziplinen gleichzeitig zu kombinieren, in diesem Fall Physik und Biologie, Lidar und Entomologie, um zu lernen, wie man die Sequenzen in der Natur bestimmt. Sie haben jedoch noch viel Arbeit vor sich. In einer bevorstehenden wissenschaftlichen Arbeit, die Wissenschaftler veröffentlichen werden, werden sie versuchen, die Punkte zwischen Licht, Laser und Insekten zu verbinden. Sie werden dann versuchen zu demonstrieren, dass die Erforschung der Insektenflügelklappen dem Menschen helfen kann, Malaria und andere Krankheiten zu kontrollieren und Insekten zu bekämpfen.das zerstört Ernten. Dies ist seit mehreren Monaten kein Job mehr. Dies ist ein Projekt, das mehrere Jahre dauern kann. Die Ziele sind jedoch mehr als nobel, und die ersten Ergebnisse wurden bereits erzielt, sodass Wissenschaftler wissen, in welche Richtung sie sich bewegen müssen, um eine maximale Wirkung zu erzielen.
Marina Ilyushenko