Framtiden för Entomologi: Ny teknologi revolutionerar Insektforskning
En autonom insektskamerafälla i Costa Rica. Kredit: Jenna Lawson
Framväxande teknologier förändrar insektsforskning och miljöövervakning. Genom att använda AI för att analysera DNA, bilder, ljud och flygmönster kan vi låsa upp nya insikter i insektsvärlden.
Den senaste tidens oro för betydande minskningar av insektspopulationer har fått forskare att snabbt samla in data om deras nuvarande status.
”Än så länge finns sådana uppgifter bara tillgängliga för ett fåtal insektsgrupper och för utvalda regioner. För att förbättra status quo behöver vi brådskande utvärderingar av alla typer av insekter i alla delar av världen, säger Roel van Klink, seniorforskare vid German Center for Integrative Biodiversity Research (iDiv) och huvudredaktör för specialnumret. .
Med tanke på hur många insekter det är, och hur svårt det är att skilja dem åt, har det varit svårt att få fullständig information om insektstrender. Nu banar tekniska genombrott vägen för globala insektsundersökningar.
Tack vare tekniska genombrott kan vi nu använda alla möjliga olika egenskaper hos insekter för att spåra dem. Till exempel gör många insekter ljud, som är karakteristiska för deras art. Med hjälp av billiga enheter spridda över miljön kan vi spela in dessa ljud och sedan tilldela dem till insekterna som producerade dem. Som ett alternativ kan vi locka insekter till ljus och sedan fotografera dem och identifiera bilderna. Med hjälp av radar eller till och med laserstrålar kan vi känna av insekter på distans och identifiera dem baserat på deras storlek och deras vingslag. Slutligen kan vi extrahera DNA från insekter – eller från deras spår i miljön, inklusive vatten eller luft – och använda sekvensen av deras gener för att registrera och identifiera dem.
"De här nya metoderna har en enorm potential att täppa till de stora dataluckor vi har för insekter. De kan ge oss ny, mer och bättre data till lägre kostnader, delvis på grund av den semi- eller helt autonoma datainsamlingen. Nya tekniker undviker också vanligtvis att döda insekter, säger Toke Thomas Høye, professor i ekologi vid Institutionen för ekovetenskap, Aarhus Universitet, Danmark.
Det viktigaste är att de nya metoderna minskar vårt beroende av experter, eftersom de människor som kan skilja insekter från varandra är få och överbelastade med arbete. Istället för att använda sin värdefulla expertis på varje enskilt prov av insekter, kan de lära datorer att utföra rutinarbetet – och sedan fokusera på de uppgifter som deras expertis verkligen behövs för.
Det som ökar behovet av automatiserad bearbetning av insektsarter är det faktum att för de flesta insekter finns det ingen som känner till dem. Uppskattningsvis fyra av fem insektsarter är fortfarande okända för vetenskapen, och saknar därför till och med namn. Att karakterisera dem alla kommer att ta över tusen år om vi fortsätter med traditionella metoder.
"Nu kan datorbaserade metoder och artificiell intelligens påskynda uppgiften att beskriva livet på jorden enormt. Genom att lära datorer hur man separerar insekter kan vi förstå miljarder bilder, miljontals ljudinspelningar och biljoner DNA-sekvenser”, säger Tomas Roslin, professor i insektsekologi vid Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU).
"Tillsammans kommer dessa tekniska framsteg att revolutionera vår kunskap om insekter. De gör undersökningar av alla typer av insekter möjliga. Även om de hittills har utvecklats isolerat från varandra, är vårt specialnummer starten på deras integration. Genom att kombinera dem kommer vi att få oöverträffade insikter om insekter över hela världen." säger Dr Silke Bauer från det schweiziska federala forskningsinstitutet (WSL). "Men för att möjliggöra globala insikter och jämlikhet måste vi se till att både själva tekniken och den data som genereras blir tillgängliga för alla."
Dessa framsteg och principer visas i ett nytt nummer av Philosophical Transactions of the Royal Society B – som erbjuder en omfattande ingångsport för alla som är intresserade av insektsvärlden och hur vi kan studera den.
