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科学家通过射频传输追踪大黄蜂巢后将其消灭


作者:RFID世界网编译 来源:RFID世界网 2020-11-20 11:41:52 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:华盛顿州农业部科学家通过绑定在一只亚洲大黄蜂身上的VHF RF标签,找到了其巢穴,该标签将独特的信号传输到半英里范围内的手持阅读器。

关键词:射频传输[1篇]  

自去年在北美发现几只亚洲大黄蜂(Vespa mandarinia)以来,科学家们一直试图寻找并根除具有破坏性的亚洲大黄蜂,首先是在不列颠哥伦比亚省,然后是华盛顿州。10月下旬,华盛顿州农业部(WSDA)的一群昆虫学家锁定了树洞中的入侵目标,利用无线射频技术消灭了蜂巢并杀死了蜂后。

现在,科学家们已经为陷阱中的下一只活工蜂做好了准备,他们打算寻找机会再次使用这项技术来摧毁另一个巢穴。该州政府机构花了一整个夏天的时间来追踪入侵的昆虫,俗称“杀人黄蜂”,然后引入了采用VHF射频技术的无线定位系统。通过诱捕和标记多只大黄蜂,他们能够利用手持式RF阅读器定位蜂巢,消灭数百只黄蜂和76只蜂后。

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亚洲大黄蜂被认为会对北美农民和环境构成潜在的祸害,它们会对本地昆虫造成致命影响,包括为蓝莓、树莓和其他农作物授粉的本地蜜蜂。大黄蜂会猎杀猎物,在几个小时内摧毁巢穴,将受害者斩首,然后将部分蜜蜂喂给自己的幼崽;它们还矮化了其他有1.75英寸长的昆虫,并挥舞着四分之一英寸长的毒刺,注射一种能够杀死人类的神经毒素。大黄蜂可以叮人多次,甚至还能将毒液喷入人的眼睛。

华盛顿和不列颠哥伦比亚省的科学家一直在努力消灭大黄蜂,以防它们的种群扎根。华盛顿州农业部会继续设置诱杀昆虫的陷阱,但科学家们决定也要找到一种方法来捕获一只活的标本,并跟踪它找到它的巢穴。众所周知,大黄蜂会在地下筑巢,而对它们的巢进行物理搜索十分困难。

据华盛顿州农业部昆虫管理学家斯文·埃里克·斯皮奇格(Sven-Erik Spichiger)说,研究团队希望通过技术来解决这个问题。“我们一直将此作为游戏计划的一部分,以进行跟踪。” 如今各种各样的系统都可以追踪甚至小到昆虫的动物,并且这些系统已在世界范围内都有所应用,例如使用RFID帮助科学家研究蜜蜂的归巢行为。“摆在我们面前的选择有很多。”

斯皮奇格报告说,在过去的这个夏天里,团队考虑了各种基于可用的和可负担得起价格的技术。“我们依靠联邦和州政府的资金运作,5月份的项目预算足以开始设置陷阱,但不一定能追踪大黄蜂。”如果要使用跟踪技术,他们还需要相对较长的读取范围来跟踪野生环境中的昆虫,而在野外地形中部署固定的HF或UHF RFID阅读器是不现实的。

该团队与华盛顿大学的一名学生合作,后者建议使用蓝牙技术,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,从而无需部署专用阅读器。斯皮奇格说:“这对我们有很大的吸引力,因为这些芯片是免费提供的。”

这些标签可以用智能手机读取,同时该团队还使用了与手机连接的蓝牙读卡器以扩大范围。但即使已扩大了范围,“对我们来说,信号强度还不够”。实际上,这个标签的信号范围约为30米,电池寿命仅持续约12小时。

另一种选择是有源射频技术(不是专用的RFID技术,因为标签不会发送唯一ID号),例如在泽西岛、海峡群岛上使用的技术,以及美国农业部动植物卫生检查局的Otis实验室用于定位斑点灯笼蝇的技术。科学家们从该实验室获得了一些这样的微型RF标签,其通常仅重0.15克,有一个无线芯片和天线,以及一个使用寿命约为8天的电池。

VHF RF传输范围通常为148至152 MHz。该系统使用多个频率来帮助用户区分标签,而不是ID号。电池寿命取决于将标签设置为信标的速率。根据英国埃克塞特大学进行的研究,如果每个标签贴在腹部而不是背部,黄蜂则可以携带0.28克的标签飞行。研究人员发现,背面附着的标签往往会干扰飞行。

诱捕了几只活的大黄蜂后,研究小组将它们放入装有冰块的冷却器中,使其进入休眠状态。但是,一旦从冷却器中取出大黄蜂,科学家们只有一两分钟的时间来固定标签。斯皮奇格说:“他们醒来后变得非常有活力。”他注意到每只大黄蜂的下侧都绑有一个标签。“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。”

用户通常会被建议用凯夫拉线来贴标签,但研究人员尝试了可用的牙线。他们首先部署了蓝牙标签,将其绑在大黄蜂上,然后等待它恢复能力并飞走。斯皮奇格说:“它从我们身边飞走后,由于读取范围有限,我们无法跟上它的步伐。”然后,科学家们花了整整一天的时间试图重新定位信号,却错过了蜂巢。

接下来,他们尝试了由Otis实验室提供的ATS RF标签,以及由Lotek公司提供的重0.13克的NTP标签。

研究人员利用了其中的几种标签,包括前一天为训练目的而激活的标签,这意味着剩余的电池寿命很短。他们使用了ATS手持式RF阅读器。当一只大黄蜂无法飞行时,另一只戴着先前已激活标签的大黄蜂飞向了错误的方向,恢复了知觉,然后回到了科学家们所寻找的巢穴。

他们用阅读器探测到该巢穴的位置,距离标记位置约284码(259.6896米),并且惊奇地发现蜂巢不在地下,而是在一棵枯树中。斯皮奇格说:“我们对设备信号传输的强度感到担忧”,因为大多数这种大黄蜂都在地下筑巢,他们不确定这样的信号是否能穿过尘土。

在用真空吸尘器清除了活黄蜂之后,研究小组将这棵枯树砍倒并送回实验室,在那里他们发现捕获的昆虫切断了牙线,并将标签留在了巢中。蜂巢里有6个巢脾、776个蜂房。他们发现了112只工蜂、6个未孵化的卵、190只幼虫、108个蛹。他们还发现了76只蜂后。所有这些表明,如果不进行干预,大黄蜂数量就会大大增加。

随着夏季的临近,大黄蜂会再次活跃起来,因此科学家们希望寻找更多的巢穴。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、更高效,真正将工具和战术付诸实践。”

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