科学家通过射频追踪技术根除了大黄蜂的侵入性传播

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一只亚洲大黄蜂通过绑在它身上的甚高频射频标签,将一个独特的信号传送到半英里范围内的手持式读卡器,将一个独特的信号带到它的巢穴。

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2020年11月13日,自从去年在北美发现了几只亚洲大黄蜂(Vespa mandarinia)以来,科学家们一直在试图找到并根除具有破坏性的亚洲巨型黄蜂(Vespa mandarinia),首先是在不列颠哥伦比亚省,然后是在华盛顿州。10月底,华盛顿州农业部(WSDA)的一群昆虫学家在树洞里瞄准了他们的入侵目标,利用无线射频技术消除了巢穴并杀死了蜂王,这可能意味着随着人口的增加,蜂巢可能会更多。



科学家们现在已经为下一个活的大黄蜂准备好了,他们打算在有机会的时候再次利用这项技术打倒另一个巢穴。在夏天,人们通常称之为“无线电波追踪系统”的技术被称为“大黄蜂”的无线定位系统。通过捕捉和标记多只黄蜂,他们能够利用手持式射频阅读器定位蜂巢,并根除数百只黄蜂和76只蜂王。


亚洲大黄蜂被认为是北美农民和环境的潜在祸害,因为它们对本地昆虫有致命的影响,包括为蓝莓、覆盆子和其他作物授粉的当地蜜蜂(参见煽动(谋杀)黄蜂巢)。它们可以猎杀猎物,在几个小时内摧毁一个蜂巢,斩首受害者,然后把蜜蜂的部分喂给自己的幼崽。它们还使其他1.75英寸长的昆虫相形见绌,并挥舞着四分之一英寸长的刺,可以注射一种能够杀死人类的神经毒素。黄蜂可以叮人多次,甚至可以向人的眼睛喷射毒液。




华盛顿和不列颠哥伦比亚省的科学家们一直在寻求在黄蜂数量稳定之前消灭它们。WSDA继续设置捕杀昆虫的陷阱,但是科学家们决定找到一种方法来捕捉一个活的标本并跟踪它到它的巢穴。众所周知,亚洲巨型黄蜂会在地下筑巢,但对其巢穴的物理搜索并未产生结果。




华盛顿州农业部的昆虫学家斯文·埃里克·斯皮奇格(Sven Erik Spichiger)说,研究小组希望通过技术来解决这个问题。”他说:“我们一直以来都把这作为我们游戏计划的一部分来做追踪。各种各样的系统可以追踪小到昆虫的动物,这些系统在世界各地都得到了应用(见RFID帮助科学家研究蜜蜂的归巢行为)我们有多种选择。”




斯皮奇格报告说,在过去的这个夏天里,研究小组考虑了各种基于现有和可负担得起的技术。”我们依靠联邦和州政府的资金运作,”他解释道,5月份的项目预算足以开始悬挂陷阱,但不一定要追踪黄蜂。如果他们使用跟踪技术,他们也需要相对较长的读取范围来跟踪野生环境中的昆虫,在那里部署固定的高频或超高频射频识别阅读器是不现实的。


该小组与华盛顿大学的一名学生合作,他建议使用蓝牙技术,甚至为他们提供电池供电的蓝牙芯片和智能手机上的免费跟踪应用程序,从而消除了对专用阅读器的需求。”这对我们有很大的吸引力,”斯皮奇格说,因为芯片将免费提供。这些标签可以通过智能手机读取,同时研究小组还使用了连接到手机上的蓝牙阅读器来扩大范围。然而,即使是这样的延伸,“我们的失败是信号强度不够长,”他说。事实上,信号范围约为30米(98.4英尺),电池寿命仅持续约12小时。




另一个选择是主动射频技术(不是专门的射频识别技术,因为标签不发送唯一的身份证号码),例如泽西岛、海峡群岛以及美国农业部动植物卫生监督局的奥的斯实验室用来定位斑点灯笼虫。科学家们从实验室获得了一些这样的标签。纳米射频标签通常只有0.15克(0.005盎司),有一个无线电芯片和一个天线,还有一个电池,电池的有效寿命约为8天。


甚高频射频传输范围通常为148至152兆赫。该系统使用多个频率,而不是一个ID号,以便用户区分标签。电池寿命取决于标签设置为信标的速率。埃克塞特大学的一项研究表明,如果每个标签都贴在腹部(腹部)而不是背部(背部),大黄蜂可以携带0.28克的标签飞行。研究人员发现,贴在背上的标签会干扰飞行。




在捕获了几只活黄蜂后,研究小组将它们放入一个装有冰块的冷却器中,使它们进入休眠状态。然而,一旦一只大黄蜂从冷却器中取出,科学家只有一两分钟的时间来固定标签。”“它们醒来后变得非常活跃,”斯皮奇格说,并注意到每只大黄蜂的下侧都绑了一个标签我们得练习一下。按住一只正在醒来的愤怒的大黄蜂,它不太清楚发生了什么事,这可不像给蝴蝶贴标签那么简单。”




使用者通常被建议通过凯夫拉线来贴标签,但是研究人员有牙线,所以他们尝试了。他们首先部署了一个基于蓝牙的标签,把它绑在大黄蜂身上,等待它恢复功能,然后飞走。”她从我们身边飞过,我们跟不上她,”斯皮奇格说,由于阅读范围有限。然后,科学家们花了一天时间试图重新定位信号,然后径直走过了巢穴。”接下来,他们试用了奥的斯实验室提供的ATS射频标签,以及Lotek的0.13克(0.005盎司)的NTP标签。




研究人员使用了这些标签中的几个,其中一个在前一天被激活用于训练目的,这意味着剩余的电池寿命很短。他们使用了ATS手持式射频阅读器。当一只大黄蜂不能飞的时候,那只戴着先前激活的标签的黄蜂飞错了方向,恢复了知觉,然后和科学家们一起返回了巢穴。他们用阅读器探测了鸟巢的位置,距离标注地点约284码,惊讶地发现它不是在地下,而是在一棵枯树上。”斯皮奇格说,我们曾经担心过“传播强度”,因为大多数这样的黄蜂都在地下筑巢,它们不确定传播是否能穿过泥土。




在用真空吸尘器取出活黄蜂后,研究小组将这棵枯树取下,并将其送回实验室,在那里他们发现,他们捕获的昆虫已经切断了牙线,并将标签留在了巢穴中。这个巢有六个梳子,里面有776个细胞。他们发现了112只工蜂,6个未孵化的卵和190个幼虫,以及108个蛹(在幼虫之后的下一个发育阶段)。他们还发现了76只蜂王,所有这些都表明,如果不采取干预措施,种群数量会大幅增加。科学家们希望能找到更多的巢穴,随着夏季的来临,工蜂再次活跃起来。”斯皮奇格说:“事实上,我们现在已经做到了这一点,我们可以变得更精简,效率更高,真正将工具和战术付诸实践。”




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