Nuovo strumento utilizza i dati satellitari per combattere la mosca dell'olivo

In una recente conferenza tenutasi presso l'Agenzia Spaziale Europea a Frascati, in Italia, i ricercatori in mostra uno strumento che può aiutare a combattere e prevenire mosca di frutta d'oliva infestazioni di fronte a cambiamento climatico.

Il progetto nasce dall'integrazione dei cicli biologici dell'olivo e della mosca dell'olivo con dati satellitari pertinenti.

""Dovremmo considerare questo progetto come un nuovo contributo agli sforzi in corso per il controllo dei parassiti", ha detto Luigi Ponti, ricercatore presso l'Agenzia nazionale italiana per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile. Olive Oil Times.

Una fonte fondamentale di dati per il progetto proviene dalle osservazioni satellitari effettuate utilizzando i sensori dello spettroradiometro a immagini a risoluzione moderata (MODIS) installati a bordo di due satelliti della NASA, Terra e Aqua.

Negli ultimi due decenni, questi sensori hanno misurato diverse variabili di superficie, come gli indici di vegetazione, fornendo al contempo dati altamente affidabili sulla temperatura della superficie terrestre.

"Hanno misurato la temperatura superficiale dallo spazio con una risoluzione temporale giornaliera, catturando anche le temperature massime e minime giornaliere approssimative grazie ai tempi di sorvolo", ha affermato Ponti. 

Una precedente ricerca di Markus Neteler, fondatore di Mundialis, azienda tedesca partner del progetto, ha ideato un metodo per estrarre dati sulla temperatura dalle osservazioni satellitari.

Inoltre, è stata sviluppata una metodologia basata su statistiche e informazioni spaziali per colmare le lacune causate dalla copertura nuvolosa, poiché i sensori MODIS non riescono a vedere attraverso le nuvole.

La ricerca presentata da Ponti e dai suoi colleghi mirava a collegare questo ampio set di dati a un indice di vegetazione derivato da MODIS noto come Normalized Difference Vegetation Index (NDVI).

L'indice NDVI di MODIS misura la quantità di vegetazione verde sulla superficie terrestre, fornendo informazioni sulla copertura del suolo durante tutto l'anno. Queste informazioni possono essere utilizzate per migliorare i dati sulla temperatura derivati ​​dai satelliti MODIS.

L'efficacia di questo approccio si basa su ricerche precedenti condotte da un team di scienziati israeliani che hanno sviluppato un metodo per calibrare le temperature della superficie terrestre ricavate dal MODIS utilizzando i dati NDVI.

"Hanno installato dei termometri all'interno delle chiome degli ulivi e hanno scoperto che la temperatura ricavata dai satelliti MODIS, una volta corretta utilizzando MODIS NDVI, stimava la temperatura della chioma meglio della stazione meteorologica più vicina", ha affermato Ponti.

Grazie a questi dati è possibile stimare la temperatura a cui è esposta sia la pianta che la mosca dell'olivo.

""Se vogliamo ottenere un impatto reale sull'agricoltura, dobbiamo osservare cosa succede giorno per giorno, perché è così che funzionano le piante e gli organismi che interagiscono", ha osservato Ponti.

La necessità di informazioni estremamente precise sugli agroecosistemi ha portato allo sviluppo del modello demografico fisiologico dell'agroecosistema dell'olivo, in collaborazione con il consorzio scientifico no-profit CASAS Global.

Il risultato del modello è una rappresentazione biologica dettagliata e realistica dei cicli vitali dell'olivo e della mosca dell'olivo, comprese le loro interazioni.

Questo tipo di modellazione, che combina un approccio top-down (utilizzando dati satellitari) con un approccio bottom-up (meccanismi biologici), supera i limiti di entrambi e fornisce un potente strumento per l'analisi strategica nella gestione agricola.

La combinazione di osservazioni satellitari, modelli biologici e strumenti di informazione geografica open source consente ai ricercatori di visualizzare e analizzare le dinamiche con una risoluzione temporale (giornaliera) e spaziale (250 metri) senza precedenti.

"Per la pianta, [il modello] simula la popolazione di foglie, rami e radici. Con lo stesso modello di base, simula la nascita, la crescita, l'invecchiamento e la morte di organi vegetali o stadi di sviluppo degli insetti", ha affermato Ponti.

""Pertanto utilizziamo lo stesso modello per descrivere sia gli insetti che le piante nel nostro sistema olivo-mosca dell'olivo", ha aggiunto.

Per la pianta, la risorsa primaria è l'energia contenuta nella radiazione solare, insieme ai nutrienti e all'acqua del terreno. Per la mosca, la risorsa è la pianta di cui si nutre: quante olive riesce a trovare per deporre le uova. I suoi ritmi vitali (crescita, riproduzione) dipendono dalla disponibilità di olive.

""Ciò conferisce ai modelli un certo realismo biologico, perché sono vincolati dai limiti delle risorse del mondo reale a cui vanno incontro gli organismi", ha affermato Ponti.

"Se la mosca non trova le olive, entra in quiescenza riproduttiva, proprio come in natura. Quindi, non è uno strumento per '"Non può 'prevedere' esattamente un'infestazione, ma può anche dirti che in certe condizioni l'ambiente è adatto", ha spiegato.

"Non puoi dirlo 'la mosca arriverà domani,' ma puoi dire '"Questa zona presenta attualmente le condizioni che favorirebbero lo sviluppo delle mosche", ha aggiunto Ponti.

Proprio come le previsioni meteorologiche, anche le previsioni biologiche sono impegnative. Le previsioni meteorologiche stesse sono considerate inaffidabili oltre un periodo di circa tre giorni.

"Tuttavia, utilizziamo i dati meteorologici come input per i nostri modelli biologici, quindi l'incertezza aumenta", ha affermato Ponti. "Ciò che i nostri modelli aggiungono sono informazioni strategiche." 

Le previsioni possono indicare quando agire, ma non possono dire perché qualcosa sta accadendo o come prepararsi in modo più efficace in un clima in continua evoluzione.

""Per fare ciò è necessario comprendere i meccanismi e le dinamiche del settore", ha affermato Ponti. "Il punto è questo: se la mosca dell'olivo è un parassita chiave, come possiamo gestirla meglio dal punto di vista economico e operativo, soprattutto in un periodo di cambiamenti climatici in cui le ipotesi sul clima sono obsolete e le conseguenti regole di gestione potrebbero non essere più valide? 

"Lo abbiamo dimostrato chiaramente nel nostro lavoro in Andalusia", ha aggiunto. "Ad esempio, in alcune aree ci sono non abbastanza ore di raffreddamento per indurre la fioritura negli ulivi. Nelle zone più calde, la popolazione della mosca rimane al di sotto della soglia a causa delle alte temperature che si avvicinano o superano la tolleranza termica della mosca. 

L'utilizzo di informazioni più precise sul clima e sulla vegetazione può aiutare i decisori politici a rimodellare le strategie di controllo dei parassiti.

Gli interventi e le politiche regionali specifiche, come quelli in Andalusia, dove le organizzazioni di controllo integrato monitorano e prescrivono trattamenti, si basano sull'analisi dei dati passati.

"Ad esempio, il monitoraggio potrebbe iniziare tradizionalmente a maggio, ma se gli inverni sono più caldi, potrebbe essere più utile iniziare prima", ha affermato Ponti.

La mosca dell'olivo ha una rapida crescita demografica, è strettamente sincronizzata con il ciclo vitale dell'olivo e può riprodursi tutto l'anno non appena le condizioni climatiche e i frutti dell'olivo lo consentono. Questo la rende un parassita significativo per le colture olivicole in tutto il mondo.

""Se non si interviene tempestivamente e si controlla la situazione, questa può rapidamente sfuggire di mano", ha affermato Ponti. "Quindi l'approccio migliore potrebbe essere quello di monitorare anche durante la '"Stagione tranquilla", fine inverno o inizio primavera. Con i futuri trend climatici, essere proattivi sarà fondamentale."

Poiché il tempo diventa sempre più imprevedibile e eventi estremi diventano sempre più comuni, al punto da non essere più un'eccezione, e le istituzioni agricole trovano sempre più difficile pianificare servizi di protezione efficaci.

""Questo strumento di modellazione fornisce una visione realistica di ciò che accade sul campo, qualcosa che non si potrebbe mai ottenere tramite osservazioni sul campo di questa portata e per questa durata", ha affermato Ponti.

"In Puglia, abbiamo simulato 20 anni di dinamiche di ulivi e mosche su una scala temporale giornaliera con una risoluzione di 250 metri per centinaia di migliaia di località, grazie al cloud computing fornito dal partner italiano Recube", ha aggiunto.

"Ottenere lo stesso tipo di dati dalle osservazioni sul campo sarebbe semplicemente impossibile. Questo tipo di sistema fornisce questa visione a livello di campo praticamente gratuitamente", ha continuato Ponti.

Poiché il clima influisce in modo diverso su piante e insetti, le loro interazioni e il loro equilibrio cambiano.

"È importante saperlo. Si potrebbero simulare diversi scenari di gestione, come un intervento precoce, e valutarne l'efficacia", ha affermato Ponti.

""Non è possibile condurre dieci anni di sperimentazioni sul campo in tutta la Puglia. Ma questo modello permette di farlo praticamente in pochi minuti", ha aggiunto. "Quindi, sebbene non sia pensato per previsioni a breve termine, perché ciò richiederebbe dati biologici e climatici perfettamente dettagliati in tempo reale, è ottimo per descrivere e pianificare in modo strategico".

I satelliti Aqua e Terra della NASA sono sulla buona strada per essere dismessi. Di conseguenza, i ricercatori stanno già lavorando all'utilizzo di altri satelliti, come quelli lanciati da Eumetsat e dall'Agenzia Spaziale Europea, dotati di sensori simili.

La nuova generazione di satelliti Sentinel dell'agenzia ha un'elevata risoluzione spaziale e può osservare le temperature superficiali.

""Ma al momento non hanno una risoluzione temporale giornaliera, anche se si progetta di raggiungere tale risoluzione nelle future missioni Sentinel", ha affermato Ponti.

""Ciò significa che non possono fornire le temperature massime e minime giornaliere, che sono fondamentali per i ritmi circadiani, i cicli naturali che regolano la vita sulla Terra", ha spiegato.

I dati climatici derivati ​​dai satelliti e di altro tipo, combinati con l'intelligenza dei modelli demografici basati sulla fisiologia, potrebbero rivelarsi cruciali negli anni a venire, non solo per gli uliveti, ma per molte colture che i ricercatori hanno già studiato.

Il progetto è stato realizzato nell'ambito del progetto TEBAKA e si basa sull'infrastruttura ICT sviluppata dal progetto Med-Gold, entrambi finanziati dall'Unione Europea.

Affinché questi dati possano orientare la strategia, è necessario che le istituzioni pubbliche e le organizzazioni regionali intervengano.

"Ciò che manca sono le risorse di ricerca e di progetto per supportare il cloud computing richiesto, mantenendo ed estendendo al contempo la serie temporale del set di dati che abbiamo utilizzato, che copre circa 20 anni, dal 2003 al 2023. È un periodo lungo e prezioso", ha affermato Ponti.

""Il cambiamento climatico non è qualcosa che accadrà alla fine del secolo. È qualcosa che sta accadendo proprio ora", ha concluso. "Le analisi statistiche di ciò che è accaduto in passato in una determinata area sono un ottimo strumento, ma non sono più sufficienti, perché il clima sta cambiando rapidamente."