科學家通過射頻傳輸追蹤大黃蜂巢後將其消滅

2020-11-27 RFID世界網

自去年在北美發現幾隻亞洲大黃蜂(Vespa mandarinia)以來，科學家們一直試圖尋找並根除具有破壞性的亞洲大黃蜂，首先是在卑詩省，然後是華盛頓州。10月下旬，華盛頓州農業部(WSDA)的一群昆蟲學家鎖定了樹洞中的入侵目標，利用無線射頻技術消滅了蜂巢並殺死了蜂后。

現在，科學家們已經為陷阱中的下一隻活工蜂做好了準備，他們打算尋找機會再次使用這項技術來摧毀另一個巢穴。該州政府機構花了一整個夏天的時間來追蹤入侵的昆蟲，俗稱「殺人黃蜂」，然後引入了採用VHF射頻技術的無線定位系統。通過誘捕和標記多隻大黃蜂，他們能夠利用手持式RF閱讀器定位蜂巢，消滅數百隻黃蜂和76隻蜂后。

亞洲大黃蜂被認為會對北美農民和環境構成潛在的禍害，它們會對本地昆蟲造成致命影響，包括為藍莓、樹莓和其他農作物授粉的本地蜜蜂。大黃蜂會獵殺獵物，在幾個小時內摧毀巢穴，將受害者斬首，然後將部分蜜蜂餵給自己的幼崽;它們還矮化了其他有1.75英寸長的昆蟲，並揮舞著四分之一英寸長的毒刺，注射一種能夠殺死人類的神經毒素。大黃蜂可以叮人多次，甚至還能將毒液噴入人的眼睛。

華盛頓和卑詩省的科學家一直在努力消滅大黃蜂，以防它們的種群紮根。華盛頓州農業部會繼續設置誘殺昆蟲的陷阱，但科學家們決定也要找到一種方法來捕獲一隻活的標本，並跟蹤它找到它的巢穴。眾所周知，大黃蜂會在地下築巢，而對它們的巢進行物理搜索十分困難。

據華盛頓州農業部昆蟲管理學家斯文·埃裡克·斯皮奇格(Sven-Erik Spichiger)說，研究團隊希望通過技術來解決這個問題。「我們一直將此作為遊戲計劃的一部分，以進行跟蹤。」 如今各種各樣的系統都可以追蹤甚至小到昆蟲的動物，並且這些系統已在世界範圍內都有所應用，例如使用RFID幫助科學家研究蜜蜂的歸巢行為。「擺在我們面前的選擇有很多。」

斯皮奇格報告說，在過去的這個夏天裡，團隊考慮了各種基於可用的和可負擔得起價格的技術。「我們依靠聯邦和州政府的資金運作，5月份的項目預算足以開始設置陷阱，但不一定能追蹤大黃蜂。」如果要使用跟蹤技術，他們還需要相對較長的讀取範圍來跟蹤野生環境中的昆蟲，而在野外地形中部署固定的HF或UHF RFID閱讀器是不現實的。

該團隊與華盛頓大學的一名學生合作，後者建議使用藍牙技術，甚至為他們提供電池供電的藍牙晶片和智慧型手機上的免費跟蹤應用程式，從而無需部署專用閱讀器。斯皮奇格說：「這對我們有很大的吸引力，因為這些晶片是免費提供的。」

這些標籤可以用智慧型手機讀取，同時該團隊還使用了與手機連接的藍牙讀卡器以擴大範圍。但即使已擴大了範圍，「對我們來說，信號強度還不夠」。實際上，這個標籤的信號範圍約為30米，電池壽命僅持續約12小時。

另一種選擇是有源射頻技術(不是專用的RFID技術，因為標籤不會發送唯一ID號)，例如在澤西島、海峽群島上使用的技術，以及美國農業部動植物衛生檢查局的Otis實驗室用於定位斑點燈籠蠅的技術。科學家們從該實驗室獲得了一些這樣的微型RF標籤，其通常僅重0.15克，有一個無線晶片和天線，以及一個使用壽命約為8天的電池。

VHF RF傳輸範圍通常為148至152 MHz。該系統使用多個頻率來幫助用戶區分標籤，而不是ID號。電池壽命取決於將標籤設置為信標的速率。根據英國埃克塞特大學進行的研究，如果每個標籤貼在腹部而不是背部，黃蜂則可以攜帶0.28克的標籤飛行。研究人員發現，背面附著的標籤往往會干擾飛行。

誘捕了幾隻活的大黃蜂后，研究小組將它們放入裝有冰塊的冷卻器中，使其進入休眠狀態。但是，一旦從冷卻器中取出大黃蜂，科學家們只有一兩分鐘的時間來固定標籤。斯皮奇格說：「他們醒來後變得非常有活力。」他注意到每隻大黃蜂的下側都綁有一個標籤。「我們得練習一下，按住一隻正在醒來的憤怒的大黃蜂，它不太清楚發生了什麼事，這可不像給蝴蝶貼標籤那麼簡單。」

用戶通常會被建議用凱夫拉線來貼標籤，但研究人員嘗試了可用的牙線。他們首先部署了藍牙標籤，將其綁在大黃蜂上，然後等待它恢復能力並飛走。斯皮奇格說：「它從我們身邊飛走後，由於讀取範圍有限，我們無法跟上它的步伐。」然後，科學家們花了整整一天的時間試圖重新定位信號，卻錯過了蜂巢。

接下來，他們嘗試了由Otis實驗室提供的ATS RF標籤，以及由Lotek公司提供的重0.13克的NTP標籤。

研究人員利用了其中的幾種標籤，包括前一天為訓練目的而激活的標籤，這意味著剩餘的電池壽命很短。他們使用了ATS手持式RF閱讀器。當一隻大黃蜂無法飛行時，另一隻戴著先前已激活標籤的大黃蜂飛向了錯誤的方向，恢復了知覺，然後回到了科學家們所尋找的巢穴。

他們用閱讀器探測到該巢穴的位置，距離標記位置約284碼(259.6896米)，並且驚奇地發現蜂巢不在地下，而是在一棵枯樹中。斯皮奇格說：「我們對設備信號傳輸的強度感到擔憂」，因為大多數這種大黃蜂都在地下築巢，他們不確定這樣的信號是否能穿過塵土。

在用真空吸塵器清除了活黃蜂之後，研究小組將這棵枯樹砍倒並送回實驗室，在那裡他們發現捕獲的昆蟲切斷了牙線，並將標籤留在了巢中。蜂巢裡有6個巢脾、776個蜂房。他們發現了112隻工蜂、6個未孵化的卵、190隻幼蟲、108個蛹。他們還發現了76隻蜂后。所有這些表明，如果不進行幹預，大黃蜂數量就會大大增加。

隨著夏季的臨近，大黃蜂會再次活躍起來，因此科學家們希望尋找更多的巢穴。斯皮奇格說：「事實上，我們現在已經做到了這一點，我們可以變得更精簡、更高效，真正將工具和戰術付諸實踐。」

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