چرا دانشمندان به صدای بال حشرات گوش می‌دهند؟

دانشمندان سوئدی سیستمی برای تشخیص مسیر حرکت حشرات با استفاده از صدای بال زدن آنها طراحی کرده‌اند که در جهت مبارزه با آفات و برخی از بیماری‌ها کاربرد دارد.

به گزارش وبلاگ منابع طبیعی سقز به نقل از ایانا از بی بی سی، عصر یک روز گرم در دهکده لوپیرو در تانزانیاست و میکل بریدگارد سعی می‌کند یک دستگاه لیزر شکسته را تعمیر کند. در نزدیکی او روی یک سه پایه بلند، سه تلسکوپ از طریق پنجره روی درختی در دور دست زوم شده است. یک لپ تاپ روی یک جعبه منتظر دریافت سیگنال است.

بریدگارد به من می‌گوید: این سیستم همراه با یک لیزر، "لیدار" نام دارد و مانند رادار است اما به جای امواج رادیویی از لیزر استفاده می‌کند. این سیستم طوری طراحی شده تا اطلاعات دقیقی درباره حرکت پشه‌های مالاریا گردآوری کند. اما با طلوع خورشید بریگارد عصبانی می‌شود. او و همکارانش یک هفته را در تانزانیا سپری کرده‌اند و دستگاه آنان هنوز شروع به جمع‌آوری داده نکرده است. وقت آنها تقریبا تمام شده است.

فردا کسوف، خورشید را بر فراز آسمان تانزانیا خواهد پوشاند؛ اتفاقی که در هر چند دهه یک بار در اینجا رخ می‌دهد و بریگارد و تیم او از دانشگاه لاند در سوئد هزاران کیلومتر سفر کرده‌اند که شاهد این پدیده باشند. هدف اصلی آنان این است که ببینند آیا کسوف تاثیری بر رفتار حشرات ناقل بیماری‌ها دارد یا خیر. اما ماموریت بزرگ‌تر آنها این است که نشان دهند لیزر می‌تواند در روش مطالعه حشرات انقلابی به پا کند.

لیدار از طریق تابش پرتو لیزر بین دو نقطه ( در این مورد بین کلبه و درخت) کار می‌کند. وقتی حشرات در خلال پرتو پرواز می‌کنند، پراکنده می‌شوند و نور را به تلسکوپ ها بازتاب می‌دهند، اطلاعاتی را پدید می‌آورند که دانشمندان امیدوارند با کمک آن بتوانند گونه‌های مختلف را از هم تشخیص دهند. در شرایطی که آفات محصولات غذایی زیادی را از بین می‌برند و بیماری‌های زیادی را منتقل می‌کنند که سالانه باعث مرگ صدها هزار نفر می‌شود، این سیستم ممکن است جان میلیون‌ها نفر را نجات دهد. اما بدون یک لیزر کارآمد، سفر به تانزانیا برای این گروه تحقیقاتی ارزشی نخواهد داشت.

لیزر می‌تواند ابزاری بسیار موثر برای شناخت حشرات باشد اما لیدار بر یک اصل هوشمندانه و بسیار قدیمی حشره شناسی مبتنی است. تقریبا همه گونه‌های حشرات پرنده، از پروانه‌ها تا پشه‌ها، یک فرکانس بال زدن خاص خود دارند. مثلا یک پشه ماده کولکس استیگماتوسوما ممکن است با فرکانس ۳۵۰ هرتز بال بزند در حالی که یک پشه نر کولکس تارسالیس ممکن است با فرکانس ۵۵۰ هرتز بال بزند. به خاطر این تفاوت‌ها، بال زدن حشرات مثل یک اثر انگشت است و در سال‌های اخیر مطالعه صدای بال حشرات به‌ویژه در ارتباط با سلامت انسان‌ها دچار تحولات اساسی شده است.

مدت ها پیش از وجود لیزر و کامپیوتر، بال زدن حشرات پدیده ای صوتی –یا حتی موسیقایی- تلقی می‌شد. یک شنونده دقیق می‌توانست ویزویز یک مگس را به صدای یکی از کلیدهای پیانو تشبیه کند. این دقیقا همان کاری است که رابرت هوک یک فیلسوف طبیعی در قرن هفدهم انجام داد. اما انتقال آنچه وی با تکیه بر گوش‌های خود دریافت، به دیگران کاری دشوار بود. به طور سنتی، دانش از طریق مقالات علمی، نوشته‌ها یا نقاشی برای همگان قابل درک بود و حشره شناسان تمایل داشتند تا به جای شنوایی، بر مشاهدات تکیه کنند.

اولاوی سوتاوالتا حشره شناس فنلاندی که در موسیقی هم سررشته داشت، توانست به طور دقیق، صدای خاص بال پشه‌ها را بدون کمک یک پیانو تشخیص دهد. او در سال ۱۹۵۲ در مقاله ای در مجله نیچر نوشت:" این روش آکوستیک ما را قادر می‌سازد که حشرات را در حین پرواز آزادانه مشاهده کنیم". رویکرد خاص او به تحقیق نشان می‌دهد که گاه با ترکیب چند رشته می‌توان به نتایج علمی تازه‌ای دست یافت.

در تانزانیا بریدگارد، جانسون و مهندس فلمینگ راسموسن گوش موسیقایی قوی ندارند اما حتی اگر هم داشتند، چندان به آنها کمکی نمی کرد. در اطراف و داخل روستا، میلیون‌ها حشره هستند و آنها یک سمفونی را می‌شنوند که هیچگاه پایان نمی‌یابد. اما آنچه این دانشمندان دارند، یک ابزار با تکنولوژی بالا و دو لیزر شکسته است. آنها سرانجام تصمیم گرفتند یک پیامک به شریک مالی خود فردریک تارنهوی بفرستند و از او بخواهند یک دانشمند همکار همراه با چند لیزر یدکی برای آنها بفرستد.

بریدگارد با استفاده از آخرین لیزر دست به کار می‌شود. ناگهان بر روی صفحه لپ تاپ نزدیک سه پایه یک نقطه سفید ظاهر می‌شود. همه نفسی به راحتی می‌کشند: لیزر کار می‌کند. این تیم تحقیقاتی ۱۵ دقیقه در نور روز کار می‌کنند تا پرتو لیزر را وارد نقطه کانونی کنند.

بیماری مالاریا در مراحل اولیه خود بسیار شبیه یک سرماخوردگی عادی است. به همین دلیل بسیار مهم است که دانشمندان ابزاری داشته باشند که مسیر پشه‌های ناقل آن را شناسایی کنند تا از تشخیص نادرست اجتناب شود. هر یک از سه تلسکوپ روی سه پایه کارکرد متفاوتی دارد. یکی از آنها لیزر خروجی را به سمت درخت که نیم کیلومتر دورتر است، جهت می‌دهد.

ساموئل جنسون می‌گوید: ما در حوالی ظهر شاهد فعالیت بیشتر حشرات هستیم که نشان می‌دهد پشه‌ها از نور به عنوان یک سرنخ برای جستجوی غذای خود در ساعات شلوغی محیط استفاده می‌کنند.

بریدگارد می‌گوید ما روزانه اطلاعات ۱۰۰ هزار حشره را ثبت کردیم. شواهد نشان می‌دهد که ما می‌توانیم چندین گونه از انواع حشرات را از هم متمایز کنیم. سیستم به خوبی کار می‎کند و انتظارات ما را برآورده ساخته است.

مطالعه بال زدن حشرات از زمانی که سوتاوالتا گام بزرگی در شناسایی حشرات برداشت، راهی طولانی را پیموده است و به هر ترتیب، کار دانشمندان اسکاندیناویایی تفاوت کمی با مطالعات حشره شناسان فنلاندی دارد. آنها مانند سوتاوالتا چند رشته را با هم ترکیب کرده‌اند - در این مورد رشته‌های فیزیک و زیست شناسی یا سیستم لیدار و حشره شناسی – تا الگوهایی را در طبیعت کشف کنند. اما کارهای انجام نشده، بسیاری باقیمانده است. این محققان در مقاله‌ای که به زودی چاپ خواهد شد، سعی می‌کنند ارتباط بین نور، لیزر و پشه‌ها را بررسی کنند. سپس خواهند کوشید که اثبات کنند مطالعه فرکانس بال زدن، می تواند به انسان‌ها در کنترل بیماری‌هایی غیر از مالاریا و نیز حشراتی که غلات را از بین می‌برند، کمک کند. به گفته راسموسن، یکی از محققان گروه، این تحقیق، مسیری است که پیمودن آن سال‌ها به طول خواهد انجامید.

ترجمه: محسن حدادی

منبع:ایانا