Проактивный подход с участием ИИ к защите растений в сельскохозяйственных катастрофах предложили ученые.
Часто упускаемый из виду компонент природных и антропогенных катастроф - это их потенциал воздействия на здоровье растений и, таким образом, на продовольственную безопасность на национальном и международном уровнях. Большинство катастроф оказывают косвенное воздействие на здоровье растений через такие факторы, как сбои в цепочках поставок и поврежденная инфраструктура, но существует также вероятность прямого воздействия катастроф, например, распространения патогенов или переносчиков, вызванного наводнениями, ураганами и миграцией людей. Международное сотрудничество в поисках современных решений для защиты растений приобретает особую важность.
Междисциплинарная группа исследователей и экспертов по гуманитарным вопросам из США, Бенина, Эквадора, Кении, Нидерландов, Перу, Танзании и Таиланда, которую возглавляет Берея А. Этертон из лаборатории Гарретта при Университете Флориды в Гейнсвилле, опубликовала статью «Патология растений в катастрофах: умные решения для устранения угроз глобальному здоровью растений, вызванных природными и антропогенными катастрофами» в журнале Phytopathology.
Число катастроф стоимостью в миллиарды долларов в США, с поправкой на инфляцию, по данным Национальных центров экологической информации (NCEI), растет с 1980-х годов. (Данные Smith, AB 2023. 2022 US billion-dollar weather and climate disasters in historic context. NCEI. Climate.gov). Фото: Американское фитопатологическое общество.
Исследователи приводят много примеров совпадений разного рода катастроф с последствиями для здоровья растений. Влияние стихийных бедствий на здоровье растений можно наблюдать после таких событий, как случай, когда возбудитель ржавчины сои Phakopsora pachyrhizi был впервые обнаружен в США в Луизиане вскоре после урагана «Иван» в 2004 году. Ураган «Иван» двигался на север из нижней части Карибского моря около Колумбии и, как полагают, перенес споры в США.
Насекомые-вредители, переносчики заболеваний растений, также могут перемещаться на большие расстояния во время сильных ветров. Вирус золотисто-желтой мозаики фасоли, вероятно, был занесен во Флориду ураганом Эндрю в 1992 году, который перенес с Карибских островов вирусоносных белокрылок. Вирус золотисто-желтой мозаики фасоли вызвал сокращение или крах производства фасоли на следующий год и закрепился во Флориде.
Лесные пожары также представляют значительный риск для распространения фитопатогенов. Пожар может повредить лесным экосистемам, оставляя пробелы, которые становятся средой обитания, открытой для колонизации инвазивными вредителями и патогенами. Например, лесные пожары в Калифорнии опустошили прибрежный горный хребет, а новые посадки для восстановления этих территорий через саженцы были непреднамеренно заражены Phytophthora tentaculata, карантинным патогеном, который может вызывать корневую и корончатую гниль. Это привело к еще большим осложнениям, поскольку теперь лесникам необходимо контролировать как завезенные заболевания, так и будущие лесные пожары.
Антропогенные катастрофы, такие как вооруженные конфликты, также могут создавать условия, благоприятствующие распространению фитопатогенов, что приводит к разрушительным последствиям для производства сельскохозяйственных культур, продовольственной безопасности и общей нестабильности в пострадавших регионах. Беспорядки могут заставить фермеров полагаться на некачественные семена с более высоким риском заболеваний, что приводит к низкой урожайности. Кроме того, геополитические конфликты могут осложнять торговлю такими важными для растениеводства ресурсами, как пестициды или удобрения.
Предложения, изложенные в статье, представляют собой междисциплинарный взгляд – рамку - на текущие угрозы и решения для здоровья растений и продовольственной безопасности, охватывая риск, связанный с факторами окружающей среды, такими как изменение климата, а также включая такие факторы, как политическая нестабильность и вооруженные конфликты. Международная группа использовала рамку One Health , которая рассматривает взаимосвязи между здоровьем человека, животных, растений и окружающей среды.
Рамка, получившая название «Disaster plant pathology» предоставляет структуру, фокусирующую внимание на влиянии катастроф на здоровье растений, фитопатогены и сельскохозяйственные системы для индивидуальных решений и принятия обоснованных решений. Эта структура способствует междисциплинарному сотрудничеству, что делает ее общей для сообществ фитопатологов, гуманитарных групп, экономистов, компьютерных ученых, метеорологов и стратегов устойчивого развития.
Фитопатология катастроф предлагает решения посредством «умного сельского хозяйства». Использование надежных возможностей искусственного интеллекта (ИИ) может обеспечить системы раннего оповещения, оценку рисков, мониторинг урожая, оптимизацию цепочки поставок, поддержку принятия решений, мониторинг в реальном времени и стратегии устойчивости. У фермеров и сельскохозяйственных органов есть потенциал использовать эти инструменты для принятия обоснованных решений и содействия усилиям по восстановлению, тем самым минимизируя воздействие катастроф на сельскохозяйственные системы.
Благодаря интеграции спутниковых снимков, данных о погоде, отчетов о заболеваемости, систем раннего оповещения и другой соответствующей информации эти модели могут выявлять закономерности и прогнозировать траекторию движения патогенов. Фермеры и сельскохозяйственные органы могут использовать эти модели для принятия превентивных мер в районах с высоким риском заражения, эффективно управляя распространением заболевания и ускоряя выздоровление.
Взаимодействие между природными и антропогенными катастрофами, болезнями растений и глобальной продовольственной безопасностью являются критическими проблемами, которые требуют экспертных знаний и опыта от ученых, работающих в области «катастрофической фитопатологии».
«Катастрофическая фитопатология» рекомендует действия по улучшению продовольственной безопасности до и после катастроф, в том числе:
- укрепление регионального и глобального сотрудничества,
- наращивание потенциала для быстрого внедрения новых технологий,
- эффективные системы чистого семени, которые могут быстро заменить семена, потерянные в результате стихийных бедствий,
- устойчивая инфраструктура биобезопасности и оценка рисков, готовая к быстрому внедрению,
- системы поддержки принятия решений, способные быстро адаптироваться к неожиданным сценариям.
Благодаря прогнозному анализу, системам раннего оповещения и мониторингу урожая в реальном времени, гуманитарная помощь и правительственные вмешательства могут помочь обеспечить качество и безопасность сельскохозяйственной продукции для производителей. Эксперты, стоящие за катастрофической фитопатологией, надеются, что эта структура подтолкнет сотрудничество в международном масштабе.
«Наша команда исследователей со всего мира и экспертов по гуманитарным вопросам обобщила современные знания о последствиях катастроф и стратегиях планирования и реагирования. Мы разработали эту новую перспективу, катастрофическую фитопатологию, чтобы другие, работающие над защитой здоровья растений и продовольственной безопасности, могли опираться на нее. В условиях изменения климата и геополитических сложностей необходимы коллективные и активные действия для защиты здоровья растений», отмечает ведущий автор статьи Этертон.
Источник: American Phytopathological Society.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.