Новую технологию обнаружения атакуемых короедами участков леса разработали в Германии

Тепловая карта полевого испытательного полета. Дрон смог обнаружить источники смолы (красный) своим электронным носом. Цель состоит в том, чтобы создать карты, показывающие распространение жуков. Фото: Датта, Паван.

Распознавание заражения елей короедом на ранней стадии является целью  совместного проекта «PROTECTFOREST», финансируемого Федеральным министерством сельского хозяйства Германии. Исследователи из Университетов Геттингена, Роттенбурга,  Фрайбурга и разработчики дронов из CADmium работали в течение двух лет над детектором летающих объектов в зоне  деревьев. В настоящее время дрон распознающий повреждение деревьев по запаху прошел испытания и скоро начнет использоваться в повседневной работе.

Все началось с маленького жука – короеда, который создавал большие проблемы для лесного хозяйства. В последние несколько лет засуха ослабила деревья ели, что способствовало массовому размножению вредителей. В результате большие площади лесов в Германии стали жертвами короеда. Динамика изменение климата свидетельствует о том, что в будущем подобные ситуации будут возникать всё чаще и чаще.

Ущерб наносимый короедом достигает катастрофический масштабов, прежде всего в связи с тем, что на ранних стадиях короедные атаки трудно выявить. Лесники находят места поражения в ходе трудоемкой процедуры осмотра каждого дерева, определяя её по наличию мельчайших “опилок”, образующихся при прокладывание короедами своих ходов и или по потоку смолы в верхней части дерева, увидеть который можно только с помощью бинокля. Часто они просто не успевают осмотреть лесные массивы и выявляют поражения только после усыхания деревьев на значительных площадях. Конечно, если крона ели истончается и хвоя становится красной, то короедное усыхание становится заметным даже из космоса. Однако, на этой стадии поражения жуков так много, что остановить их дальнейшее распространение становится почти невозможно.

Однако даже при первом заражении короедом ель с потоком смолы выделяет летучие вещества (летучие органические компоненты или сокращенно ЛОС). Если научиться определять их наличие в непосредственной близости т дерева, то можно определить места поражения короедом ещё до начала усыхания деревьев. Именно эта идея и была реализована командой специалистов из Университета Георга Августа в Геттингене под руководством Dr. Себастьяна Пачковски.

Заражение ели короедом обычно начинается с верхушки дерева, поэтому для измерений решили использовать дрон с дистанционным управлением, предварительно оснастив его специально разработанным оборудованием, позволяющим отбирать пробы воздуха, обнаруживать летучие органические соединения, собирать и передавать данные, привязанные к координатам на местности.

После согласования всех компонентов три лесные компании, сотрудничающие с проектом, провели полевые испытания в тестовом полете. Результат оказался многообещающим. После двух лет разработки Dr. Себастьян Пачковски дал положительный вывод, сказав, что благодаря комбинации дронов и газовых датчиков можно локализовать потенциальные очаги поражения короедов в ходе их первой атаки на древостой. В результате специалисты выигрывают значительное время (до года) для реагирования и проведения эффективных мер по защите леса, по сравнению с традиционными оптическими методами или методами основанными на анализе изображений полученных с различных летательных аппаратов.

По словам ученого, PROTECTFOREST также сокращает время и затраты на обнаружение жуков.  Важным его преимуществом является возможность обследования лесов в самых труднодоступных участках леса.  Данные датчиков могут быть переданы непосредственно в Интернет, а карты заражения быстро созданы с использованием общедоступной методики построения тепловых карт.

Для достижения успеха проекту беспилотника пришлось изобрести и преодалеть многое:

• специально разработана установка полупроводникового датчика газа – так называемого электронного носа;

• решена проблема с передачей данных в лесной среде, которая не является цифровой; 

• преодолены трудности измерения, возникающие из-за турбулентности лопастей ротора;

• удалось справиться с порывами ветра, раскачивающими верхушки елей, которые, в процессе испытаний периодически повреждали летающую лабораторию….

 До первого разведывательного полета против короедов был долгий путь. Но сейчас он пройден. Результаты последнего полевого тестирования окрылили ученых. Мы в восторге», – говорится в комментариях на веб-сайте PROTECTFOREST. Радость ученых заслужена и всем понятна. Понятно и то, что вынюхивающий вредителей леса дрон исследовательской ассоциации “PROTECTFOREST” (Georg-August-Universität Göttingen, University of Applied Sciences Rottenburg, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, CADmium GmbH), финансируемой Федеральным министерством продовольствия и сельского хозяйства (BMEL) привлек внимание СМИ и это побуждает команду двигаться дальше.

В связи с положительными результатами и откликом, команда сейчас работает над дальнейшим развитием: планируется расширить использование «нюхательного» дрона на другие области, например, в сельском хозяйстве. Также уже был представлен проект последующих исследований для изучения скорости исчезновения заражения короедами и, таким образом, доказательства эффективности летающего электронного носа. Кроме того, в есть планы создания компании, предоставляющей услуги составления карт лесных массивов с использованием запатентованной системой обнаружения вредителей. Есть все основания считать, вынюхивающий короедов дрон может быстро войти в повседневную жизнь лесоводов Германии и Европы, чтобы помочь обуздать нынешнее катастрофическое короедное усыхание и не допускать его впоследствии.

Давайте порадуемся за успехи немецкой лесной науки, которая в отличии от нашей, решает реальные проблемы леса и поучимся у немецких коллег сначала думать, просчитывать и испытывать, а уже потом пиариться и внедрять.

Для специалистов размещаю ссылку на Итоговый отчет проекта:

Итоговый отчет: скачать в формате PDF (прибл. 2,4 МБ)