Электронный «нос» поможет в борьбе с вредителями культурных растений
Устройство типа электронный нос (E-Nose) для обнаружения нашествия белокрылки на томатные растения разработала команда Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) и ученых из Университета Теннесси в Ноксвилле, 17 января сообщают на сайте научно-технических новостей Phys.org.
Прибор настроен на обнаружение особого коктейля запахов химических веществ, называемых летучими органическими соединениями (ЛОС), которые томатные растения выделяют в воздух при нападении белокрылки. В природе ЛОС выделяют различные растения в состоянии повышенной готовности из-за нападения вредителей.
Ученые надеются, что их «электронный нос» предупредит производителей, чтобы они могли вовремя применить инсектициды, убивающие белокрылок или других вредителей сельскохозяйственных культур.
Белокрылка — распространенный опасный вредитель, внешне напоминающий белую моль. Наибольшие неприятности доставляет садоводам в теплицах и доме тепличная или оранжерейная белокрылка. Родом она из Южной Америки, всеядна и прожорлива, как саранча.
Насекомое любит теплый и влажный микроклимат и в таких условиях размножается круглый год. Самки откладывают внизу листа от 20 до 280 серых яиц в виде кольца, из которых через 1,5 недели появляются полупрозрачные личинки размером не более 1 мм. Именно они больше всего вредят растениям, поедая сок листьев и вызывая неравномерное созревание плодов. Они также могут передавать вирусные заболевания, которые еще больше ослабляют растения.
В настоящее время осуществляется визуальный мониторинг нашествия белокрылки и ее отлов липкими ловушками, что требует много времени.
Прототип E-Nose размером с обувную коробку имитирует обоняние млекопитающих и способность мозга распознавать определенные запахи. Но вместо носового прохода, рецепторных клеток и обонятельной луковицы электронный «нос» использует датчики газа, модули сбора данных и другие компоненты.
Ключевой особенностью E-nose является схемная плата, имитирующая нерв, которая помогает преобразовывать образцы ЛОС из воздуха в цифровые сигналы. Эти сигналы, в свою очередь, передаются в «мозг» системы с математическим алгоритмом, запрограммированным на распознавание определенных типов и концентраций — «отпечатков запахов» — летучих органических соединений, которые испускают томатные растения, когда на них нападают вредители.
Во время тестовых испытаний прибор отображал «отпечатки» ЛОС атакованных растений в виде линий разного цвета. При этом такие линии незараженных растений отличались от линий растений, зараженных личинками белокрылки, а также линий от растений, чей лист был проколот булавкой.
Кроме белокрылки, E-нос также успешно «вынюхивал» тлю, заражающую помидоры, и насекомых-вредителей других тепличных культур.
Разработчики считают, что благодаря дополнительным испытаниям и разработкам E-nose может дать тепличным хозяйствам еще один инструмент мониторинга, который можно использовать для принятия решений о том, где, когда и как лучше всего подавлять заражение белокрылкой, прежде чем оно достигнет уровня, наносящего ущерб экономике.
Подробная информация об итогах работы группы была опубликована в журналах Chemosensors и Sensors.
