Tema: Naturmødet 2020

Ny sensorteknologi skal kaste lys over dansk biodiversitet

Biodiversitet En ny teknologi med infrarødt lys skal gøre undersøgelser af biodiversiteten i den danske natur nemmere og hurtigere, skriver agronom Kiri Miyaca Fløistrup i indlægget her. Formålet er bl.a. at give myndighederne bedre vidensgrundlag til at forvalte den danske natur og biodiversitet.

Guldsmed

Den nye sensorteknologi kan undersøge diversiteten af flyvende insekter i et naturområde ved af aflæse et 'fingeraftryk' for hver insektart.

© Colourbox
Indblik

Vi har vist alle sammen efterhånden hørt, at insekterne er i tilbagegang på verdensplan.

De seneste år har medierne været fulde af historier om insektdød, færre splattede insekter på bilruderne og problematikker som manglende bestøvning af afgrøder og tilbagegang i sangfugle grundet mangel på insekter at fodre unger med.

I forbindelse med G7-topmødet i Frankrig i maj 2019 udgav OECD en rapport om det økonomiske incitament til at bevare og beskytte biodiversiteten. Rapporten beskriver, at tab i biodiversiteten er en af de største trusler i det 21. århundrede, og at vi lige nu er midt i den 6. masseuddøen af arter, fordi arter i dag uddør 1000 gange hurtigere end før menneskets indblanding.

Samtidig er der også fald i antallet inden for almindelige populationer af insekter. En meget omtalt artikel fra Tyskland, der blev udgivet i oktober 2017, viser en nedgang i biomassen af flyvende insekter på over 75 procent over 27 år, og en opgørelse af Sánchez-Bayo og Wyckhuys fra 2019 viser, at 40 procent af insektarter er faldende i antal og er i risiko for at uddø.

De vigtigste grunde til tilbagegang i insekter er habitatændringer som intensivt Landbrug og byudvikling, forurening – mest fra pesticider, biologiske faktorer som fx sygdomme eller invasive arter og klimaforandringer.

Undersøgelser af biodiversiteten er imidlertid meget svære og arbejdstunge at gennemføre.

I dag – såvel som for 100 år siden – foregår dataindsamling ved at indfange insekter med net eller fælder og derefter identificere dem ved hjælp af taksonomer bag mikroskoper eller i nyere tid ved DNA-analyse.

I undersøgelsen fra Tyskland blev der brugt Malaise-fælder, der blev tømt i gennemsnit hver 11. dag, hvorefter hver prøve blev tørret og vejet – en proces, der kræver meget tid og arbejdskraft.

Undersøgelserne bliver derfor en stor opgave at udføre over store arealer og betyder, at store projekter over længere tid bliver alt for dyre at udføre.

Desuden er der en indbygget skævhed i resultaterne, da det ikke vil være alle insekter, der bliver tiltrukket af de forskellige fælder på samme måde.

Derfor har Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning på Københavns Universitet i januar 2020 begyndt et ph.d.-samarbejde med FaunaPhotonics, der har udviklet en sensorteknologi, der kan forenkle arbejdet omkring dataindsamling til undersøgelser af biodiversitet inden for flyvende insekter.

Refleksion afslører insekternes fingeraftryk

Sensorteknologien fungerer ved at udsende infrarødt lys i to bølgelængder foran instrumentet, der rammer insekterne på samme måde som forlygterne på en bil.  

Det infrarøde lys kastes tilbage og opfanges af en fotodiode. I refleksionen opfanges blandt andet data om forskellen i størrelse mellem vinger og krop, vingeslagsfrekvensen og farven på insektet. Kombinationen af dataene er særlig for hver art af insekter og er dermed en slags fingeraftryk.

Data sendes direkte til skyen, og herefter bliver de bearbejdet af algoritmer og kunstig intelligens, der er trænet til at genkende specifikke insekter ud fra hver deres fingeraftryk. Det giver et overblik over den samlede insektaktivitet over tid eller aktivitet fra specifikke insektarter.

De første forsøg har vist, at sensorteknologen kan registrere 100.000 insektobservationer om dagen, hvilket er en stor forskel fra de ovennævnte traditionelle former for indsamling af data.

Sensor i mark

Kiri Miyaca Fløistrup i marken med den nye sensorteknologi.

© Kiri Miyaca Fløistrup

I løbet af foråret 2020 opsættes sensorer på flere forskellige lokaliteter, der i forvejen bliver overvåget af KU med traditionelle metoder, fx i naturreservater, på skovarealer og i udkanten af økologiske landbrugsmarker. Her skal sensorerne indsamle data hen over hele sæsonen indtil efteråret 2020.

På den måde kan data om diversitet i insekter sammenholdes med forskellige naturtyper og planter, og der kan opbygges et værktøj til at bestemme biodiversiteten af flyvende insekter ud fra et indeks, der er bygget op omkring sensorens dataindsamling.

Med den digitale sensor kan data desuden indsamles i realtid, ned til millisekunder. Forsøg kan derfor være ekstremt præcise, og man vil formentlig kunne se reaktion på ændringer i miljøet med det samme, så forskelle i flyvemønstre for insekter fx kan undersøges morgen, middag og aften over hele sæsonen.

Bier i konkurrence?

En af de meget konkrete perspektiver i undersøgelser er at få mere viden om konkurrencen mellem honningbier og vilde bier i Danmark.

Der har gennem flere år været diskussioner om, hvorvidt honningbier konkurrerer med vilde bier om ressourcerne. Flere undersøgelser fra udlandet har vist, at det er tilfældet, i hvert fald under visse forhold, men der er ikke konsensus i videnskabelige kredse om den konklusion, og der findes ingen publicerede undersøgelser fra Danmark på området.

Derfor påbegyndte professor Inger Kappel Schmidt fra Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning på Københavns Universitet i 2019 en undersøgelse af konkurrencen mellem honningbier og vilde bier i danske hedelandskaber.

Og i den sammenhæng giver den automatiske overvågning af insekter mulighed for at sprede undersøgelsen til flere lokationer og på den måde få et tydeligere billede af konkurrencen mellem vilde bier og honningbier både i naturen og i de danske agerlandskaber.

Uanset om undersøgelserne gælder bier eller andre flyvende insekter, er det vigtigt med muligheden for at indsamle reelle data på området, dels for forskere, men i sær for lovgiverne i ministerierne, så det skaber et bedre grundlag for at have fokus både på bæredygtig produktion af afgrøder til en voksende verdensbefolkning og sikkerheden omkring arealanvendelse, brug af kemikalier og sikring af den danske biodiversitet.