En röd skalbagge, klassas som den mest destruktiva dadelpalmskadegöraren, orsakar miljontals dollar av årliga ekonomiska förluster över hela världen. Nu, ett litet team i Saudiarabien har hittat ett kostnadseffektivt tillvägagångssätt som använder laserpulser för att upptäcka de mycket tidiga stadierna av angrepp, att ge bönderna tillräckligt med tid att rädda sina träd.

Den röda palmen är en flygande skalbagge som livnär sig på och lägger sina ägg i dadelpalmerna. När gräsmattan angrepp orsakar synliga tecken på nöd i träden, det är för sent att rädda dem, förklarar KAUST forskare, Islam Ashry. "Flera metoder används för närvarande för att upptäcka angrepp av röd palmkalk, men de är inte tillförlitliga eller genomförbara på stora palmodlingar, "säger han. Dessa metoder inkluderar användning av snifferhundar, screening av träd med datorbaserad tomografi, och att sätta in ljudsonder i ett träds stam för att detektera mumlande ljud från larv av larver.

När jag läser en artikel om de destruktiva effekterna av dessa angrepp, KAUST professor Boon S. Ooi insåg att hans arbete med fotonik kan vara relevant. "Optiska fibrer kan effektivt upptäcka mycket svagt ljud över flera kilometer, "förklarar han. Han ledde ett team av forskare, i samarbete med Yousef Al-Fehaid vid Saudiarabiens miljöministerium, Vatten och jordbruk, för att undersöka om fiberoptik kan användas som ett kostnadseffektivt och icke-invasivt sätt att upptäcka de mycket tidiga mumlande ljuden från unga larver.

De utvecklade ett tillvägagångssätt som innebär att laserpulser skickas från en avkänningsanordning till en optisk fiber, som kan lindas runt stammarna på flera träd över ett stort område. Ljud interagerar med ljussignalen inuti fibern, ändra dess frekvens. Fibern matar tillbaka data till sensorn som, med relativ noggrannhet, kan informera bönderna om vilka träd som är friska och vilka som är angripna.

Innan du använder deras system, forskarna spelade in 12 dagar gamla larver för att identifiera deras ljudsignatur. De spelade också in och identifierade ljudsignaturerna för typiska bakgrundsljud, som vind och fåglar. Ljudens frekvenser var tillräckligt olika för att de skulle kunna applicera ett filter på sin sensor som slänger bort de flesta irrelevanta ljud. De utvecklade också en algoritm som analyserar den inkommande signalen för att avlägsna larvljud.

Lab-baserade tester på små träd visade att systemet på ett tillförlitligt sätt skilde friska träd från angripna.

"Vår sensor kan ge icke -invasiv, 24/7, låg kostnad, samtidig övervakning av cirka 1, 000 palmer med en 10 kilometer lång optisk fiber, upptäcka larver som är så unga som 12 dagar gamla, "säger KAUST -forskaren Yuan Mao.

Teamet planerar sedan att distribuera sitt avkänningssystem i stor skala, friluftsgårdar. "Detta kommer att kräva modifieringar av systemet för att inkludera avancerade signalbehandlingstekniker som kan slänga de ljud som finns i dessa miljöer, säger Ashry.