LUMBO

Sommartid flyger tiotusentals insekter dagligen över åkrar och fält. Många är små eller flyger högt upp i luften så vi inte ser dem. Vissa insekter gör skada på grödor och skog, vissa sprider smitta, medan andra gör stor nytta exempelvis som pollinerare eller som skadedjursbekämpare. Med Lunds Universitets Mobila Biosfärobservatorium, LUMBO, kan forskarna nu studera dessa våra minsta flygare.

Stormfällen i skogarna lockar till sig många skadeinsekter som exempelvis granbarkborren. Ofta uppstår skador även på andra områden och inte bara på de fallna träden efterhand somskadeinsekterna sprider sig. Vilka vägar de sprider sig och under vilka omständigheter de flyger är dåligt känt. På hur långt håll kan de upptäcka nya stormfällen? Kommer de i massinvasioner? Det finns många frågor som idag är svåra att besvara. Tänk om man skulle kunna övervaka ett skogsområde för att se vilka insekter som finns i området.

Teknikutveckling i samverkan

Nu är forskarna inom CAnMove en bit på väg, berättar Susanne Åkesson, professor och ledare för linnéprogrammet CAnMove vid Lunds universitet. I ett samarbete har fysiker och tekniker hjälpt biologerna att utveckla ett mobilt observatorium, LUMBO, som ska identifiera flygande insekter och nattflyttande fåglar.

– Det är otroligt roligt att få vara med och utveckla tekniker som är anpassade till våra frågeställningar, säger Susanne Åkesson.

”Det är roligt att få vara med och utveckla tekniker som är anpassade till våra frågeställningar.”

Det mobila observatoriet – som ser ut som en jättelik golfboll – innehåller fem olika teleskop. Med utrustningen går det att mäta inte bara hur många insekter som flyger förbi mätområdet utan även deras kropps- och vingstorlek, vingfrekvens, flygriktning, färger och luddighet. I princip får man ut dessa data genom att studera ljusets reflektioner på insektens kropp. Ljuskällan kan exempelvis vara solen, månen eller en laser.

Tiotusentals signaler fångas upp på natten

I sin första utformning har LUMBO testats av biodiversitetsforskare för att titta på vilka områden som är viktiga för insekter i jordbrukslandskapet.

– Vanligtvis går du ut med håv eller har fällor och ser vad du får och då har du ofta bara en mätpunkt, säger Susanne Åkesson. Med vår nya metod kan vi mäta över mycket större område och över flera typer av habitat.

Vid testerna i somras användes laserradar på natten och då kunde forskarna se enskilda insekter inom strålens bredd på ett avstånd av upp till 2 km. Utifrån alla mätdata kan de sedan beräkna hur många insekter som flugit förbi och se på vilket håll de flög. Det rör sig om 10 000 och 100 000 insekter per natt vars flykt fångas i strålen. Eftersom det går att grovt uppskatta vilken sorts insekt det är utifrån den signal som fångas upp, ger datainsamlingen ett mått på biodiversiteten i området.

– Man kan tänka sig jämföra biodiversitet över besprutade respektive icke besprutade fält, över olika grödor eller vid kantzonen jämfört med centralt i fälten, säger Susanne Åkesson.

För att lära sig känna igen fler insektssignaler gjorde forskarna kontrollerade utsläpp och referensmätningar på kända insekter. Insekter som dagfjärilar, humlor, bromsar och myggor ger olika signaler.

– När man lärt sig signalmässigt känna igen en viss typ av insekt då kan man sortera ut dessa från observationerna, säger Susanne Åkesson.

Solen som ljuskälla

Vid de mätningar som gjordes dagtid utnyttjade forskarna solen som strålkälla och fångade in det ljus som insekterna reflekterade mot en mörk, fördjupad bakgrund. Med metoden, som kallas mörkfältsspektroskopi och är framtagen av fysikern Mikkel Brydegaard, kan man studera insekter inom några hundra meters avstånd och även studera dess färger.

– Vi kunde märka insekter genom att pudra dem med olika färger och på så sätt studera hur färgpudrade grupper av individer rör sig i landskapet, berättar Mikkel Brydegaard.

”Många häftiga möjligheter öppnar sig när man kan börja detektera även små insekter.”

Denna metod har dock sina begränsningar. Den kan bara användas när solen skiner och man kan endast rikta teleskopen åt det håll där man har den uppbyggda bakgrunden.

Systemet utvecklas

Nästa sommar ska de installera en ny laserradar som även kan användas dagtid. Då kommer det bli möjligt att bättre klassificera vad det är för insekter som flyger förbi, de kan börja skilja på luddiga och icke luddiga insekter och till exempel se om det är en fluga eller en humla. Eventuellt kommer de även kunna åldersbestämma insekter genom att se graden av förslitning på vingarna tror Susanne Åkesson.

– Jag tycker det är många häftiga möjligheter som öppnar sig när man kan börja detektera även små insekter.

Både enskilda insekter och hela svärmar ska följas

Med en aktiv laserradar blir det möjligt att också vrida strålen i alla riktningar. Just nu pågår ett samarbete med reglertekniker för att man ska kunna styra instrumentets precisa motorsystem. Målet är att kunna göra insekts-tracking, det vill säga, att låsa teleskopet på en individ och sedan följa den.

– Vid fri sikt blir det då möjligt att följa en humla i upp till 10 km, säger Mikkel Brydegaard.

Med den nya tekniken på plats kan man också börja titta på flyttande insekter genom att rikta instrumentet uppåt, exempelvis kan man följa stora inflöden av bladlöss som förs in med vindar på hög höjd. Med LUMBO kommer forskarna i Lund att kunna följa insekter högre upp och klassificera dem bättre än någon annan tidigare gjort.

– Med hjälp av LUMBO kan man börja förstå när och hur spridningen sker; i vilka riktningar, vilket väder som är viktigt och vilken tid på året, avslutar Susanne Åkesson.

Insekter som sprider sjukdomar bland betesdjur eller som angriper grödor inom jordbruket kan nu studeras på ett mer effektivt sätt tack vare LUMBO enligt Susanne Åkesson. Det är heller inte en omöjlig tanke att vi om några år ska kunna övervaka ett skogsområde och med hjälp av observatorier som LUMBO upptäcka utbrott av en skadeinsekter tidigare än idag.

Text: Pia Romare

Foto: Kennet Ruona och Mikkel Brydegaard

Publicerad: 2014

Not: LUMBO är ett samarbetsprojekt mellan tre framstående Linnémiljöer vid Lunds universitet. Initiativet kommer från biologerna inom CAnMove som får hjälp av atomfysiker vid Lunds Lasercenter (LLC) och nu även av reglertekniker från Lund Center for Control of Complex Engineering Systems (LCCC).

Fakta

Vad LUMBO kan ge

– Beräkna antal insekter och se hur de fördelar sig i landskapet

– Se samband mellan insekternas aktivitet och väderförhållanden som temperatur och vindhastighet.

– Beräkna hur enskilda insekter rör sig i landskapet, hur länge de stannar i ett visst habitat.

– Direkt se i vilken riktning insekterna flyger.

– Följa en enskild individ i flera kilometer (under utveckling).

– Bestämma art och kön på insekter

– Studera interaktioner mellan insekter, exempelvis mellan rovinsekt och dess byte eller mellan hane och hona.

Om Tekniken

Innanför LUMBOs runda skal finns fem olika teleskop – fem olika mätmetoder som går parallellt.

– en spektrometer som mäter färger

– en höghastighetskamera

– en laserradar som skickar iväg en cylinderformad ljusstråle som belyser insekter och fåglar och med vilken man kan beräkna avstånd och storlek

– kvadrantdetektorer med vilken man bland annat ser kroppsstorlek, vingstorlek, vingfrekvens och flygriktning.

Grunden till mätningarna är det återreflekterade ljuset från de insekter och fåglar som flyger igenom det cylinderformade mätområdet som kan vara upp till 10 km långt beroende på ljuskälla. Reflektionen beror till exempel på färgen och struktur i fågelns fjädrar eller på vilken storlek och form en insekt har. I somras användes kontinuerlig diodlaser som ljuskälla nattetid, nästa år kommer LUMBO förses med pulsad laser som även går att använda dagtid oavsett väderlek.

Om skogsskador (hämtat från SLU och Skogsstyrelsen)

Snytbaggen och granbarkborren hör till Europas fem allvarligaste skadeinsekter i skog.

Snytbaggen gnager främst på skogsplantor och orsakar skador för flera 100 miljoner kronor årligen.

Granbarkborren angriper i normala fall grövre obarkat granvirke och vindfällen. När den vid stora utbrott angriper levande skog kan den lokalt ställa till stor skada. Efter stormen Gudrun, som 2005 fällde 70 miljoner skogskubikmeter skog, har cirka 3 miljoner skogskubikmeter levande skog dödats. Skogsstyrelsen uppskattade 2009 att skadorna av granbarkborre efter stormen Gudrun uppgår till 1,2 miljarder kronor.

Bruttoavverkning av skog i Sverige var 88,8 miljoner skogskubikmeter 2011.
Värdet av Sveriges totala export av skogs- och skogsindustriprodukter var 122 miljarder kronor under 2012, vilket var 10 procent av värdet av den totala exporten