Musikprofessorn David Dunn vid UC Santa Cruz har gått samman med två skogsforskare från Northern Arizona University för att bekämpa en insektsangrepp som dödar miljontals träd i hela väst.

De tillämpar resultaten av nästan ett decennium av akustisk forskning i ett okonventionellt samarbete för att stoppa barkborrarna från att tunnla genom den levande vävnaden hos försvagade, torkstressade tallar.

Trion har nu fått patent på en enhet som använder ljud som ett riktat ljudvapen för att störa matningen, kommunikation, fortplantning, och olika andra väsentliga beteenden hos insekterna.

Dunn förklarade hur denna forskning kom till.

"När massiv träddöd började inträffa i norra New Mexico där jag bodde, Jag blev nyfiken på om det fanns ljud associerade med en så stor mängd biologisk aktivitet, sa Dunn.

"Vid den tiden fanns det fortfarande antagandet att detta var resultatet av ett lokalt barkborreangrepp på grund av torka. Sedan dess, vi har kommit att inse att detta inte bara var ett lokalt utbrott utan ett av många utbrott i alla västra delstater och kanadensiska provinser som har drivits av klimatförändringsförhållanden. Många forskare tror att vi upplever det största insektsangreppet i Nordamerika i jordens fossilregister, " han lade till.

Dunn tillbringade några veckor med att fundera på hur man lyssnar på trädens inre och kom snart med en enkel lyssningsenhet som kostade mindre än $10 att bygga. Att designa unika och billiga apparater för att lyssna på ljud hade länge varit en del av hans konstnärliga arbete.

"Efter att ha gjort hundratals timmar av inspelningar inuti hundratals träd, Jag gjorde en stor ljudkomposition som representerade den otroliga mångfalden av ljud från ett par arter av barkbaggar och deras föränderliga reaktioner på livscykeln för trädvärdar som de invaderar, " sa Dunn. "Detta släpptes som en CD (The Sound of Light in Trees) som fick mycket uppmärksamhet från både ljudet, konst, och musikgemenskap, såväl som olika forskare som är involverade i bioakustisk forskning."

"Efter att intresset dök upp, Jag blev kontaktad av mina framtida kollegor vid Northern Arizona University som inte bara ville replikera vad jag hade gjort, men att samarbeta om hur man kan driva denna forskning vidare. Dessa ytterligare resultat ledde till enheten och protokollet som vi just har patenterat."

Dunn noterade att det är mycket ovanligt att ett vetenskapligt patent tilldelas en konstnär och tillade att det finns väldigt få exempel på konkreta resultat från samarbeten mellan konstnärer och vetenskapsmän.

"Mitt bidrag till projektet gällde mest de tekniska designaspekterna av ljudet, design av elektroniska kretsar, och de nya ljudinsamlingsteknikerna, Dunn förklarade. "I en mycket verklig mening, detta representerade en sorts omvänd "tekniköverföring" från konsten till vetenskapen. Historiskt sett det har oftast varit tvärtom."

"Vi har nu gått in i en period av gemensamma intressen mellan konst och vetenskap som till stor del drivs av gemensamma digitala verktyg, " tillade Dunn.

"Konstnärer är nu lika engagerade i att utforma sådana verktyg som det vetenskapliga samfundet och skapar ofta programvara och instrumentering för att underlätta deras kreativa visioner som i slutändan kan vara av ännu större värde för vetenskaplig forskning. Jag tror att detta var en av dessa instanser och ett par slumpmässiga händelser konspirerade för att tillåta något intressant att hända."

Dunn observerade att en viktig aspekt av samarbeten mellan konst och vetenskap är konstnärers speciella förmåga att lita på sin fantasi framför sin rationella förmåga.

"De flesta av de bästa forskarna jag känner har fantastiska och expansiva fantasifulla kapaciteter men måste ofta strategiskt maskera dessa färdigheter för att kunna verka inom disciplinära och professionella begränsningar, " sa Dunn. "Jag tror personligen att vetenskap måste vara ett djupt rigoröst företag, men det är inte ett antingen/eller-problem. Det är balansen mellan det rationella och fantasifulla som i slutändan kommer att lösa de allvarligaste problemen som hotar oss."

"Artister kan ibland ställa den pinsamma eller pinsamma frågan som behöver ställas, eller går över disciplinära begränsningar, eller politik, utan att betala ett professionellt pris. Som Gregory Bateson, en före detta fakultetsmedlem vid UC Santa Cruz uttryckte det:"enbart rigor är paralytisk död, bara fantasi är galenskap."

Dunn sa att han och hans kollegor vid Northern Arizona University – Richard Hofstetter och Reagan McGuire – hoppas kunna producera en rad produkter som ett resultat av deras patent för att bekämpa barkbaggar, såväl som andra insekter relaterade till dem.

Han tillade att det kan vara möjligt att skala upp enheten för att vara effektiv för att rädda stora skogar genom att använda lokala trådlösa eller FM-sändningar för att skydda utvalda skogsområden, beroende på hur billigt de kan producera ett effektivt system som kan appliceras på enskilda träd.

"Ett stort hinder är frågan om hur man miniatyriserar de analoga kretsarna och samplar uppspelning, " sa Dunn. "En av mina briljanta doktorander, David Kant i musik, har arbetat med att få allt detta i digital form och har i stort sett lyckats. Om vi ​​kan lösa det problemet och komma på livskraftiga utgångsgivare, förstärkning, och solenergilösningar, det är väldigt genomförbart."