Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Amerika Birleşik Devletleri'nin bazı bölgelerinde 13 veya 17 yılda bir, milyarlarca çekirgenin vızıltılı çiftleşme çağrıları yazın fon müziği olur. Çekirgelerin çıkardığı sesler o kadar yüksek ki, aynı zamanda yüksek hızlı internet sağlayan fiber optik kablolar tarafından da algılanabiliyor.

30 Kasım'da Entomological Society of America's Journal of Insect Science'da yayımlanan bir prova konsepti çalışması, bu teknolojinin bu gürültülü ve geçici böceklerin izlenmesine nasıl yardımcı olabileceğini anlatıyor.

Fiber optik kablolar, bir sensör olarak kullanıldığında sıcaklık, titreşim ve çok yüksek sesleri algılayabiliyor. Bu yeni ortaya çıkan teknoloji, dağıtılmış fiber optik algılama olarak adlandırılıyor ve araştırmada test edildi.

Sensörler, fiber optik kablo boyunca bir ışık darbesi gönderildiğinde oluşan geri saçılmayı bulup analiz ederek çalışıyor. Geri saçılma, kablodaki küçük kusurların veya bozulmaların sinyalin küçük bir kısmının kaynağa geri dönmesine neden olmasıyla oluşur. Teknisyenler, geri saçılan ışığın varış zamanını belirleyerek ışığın kablonun tam olarak neresinden geri döndüğünü hesaplayabilirler. Geri saçılmanın zaman içinde nasıl değiştiğini izlemek, bozulmanın bir imzasını oluşturur. Akustik algılamada, bu imza sesin frekansını ve kablodaki ses seviyesini gösterebilir.

Tek bir sensör, kablonun büyük bir bölümüne yerleştirilebilir. Çalışmaya göre, sensörlü 31 mil uzunluğundaki bir kablo, bozulmaların yerini 3,2 fit kadar hassas bir ölçekte algılayabilir. Yazarlar, bunun test edilen bölgede sadece senkronize olmayıp aynı zamanda yerinde güç kaynağı gerektirmeyen 50.000 akustik sensör yerleştirmekle aynı şey olduğunu bildiriyor.

Ancak, çalışma ortak yazarı ve NEC Labs America fotonik araştırmacısı Sarper Ozharar'a göre, fiber optik kablolardaki akustik algılama "sadece yakın ses kaynakları veya acil durum araçları, araba alarmları veya çekirge çıkışları gibi çok yüksek sesli olaylarla sınırlıdır."

2021 yılında, Brood X çekirge popülasyonu en az 15 eyalette yerden çıktı. Brood X, 17 yıllık döngülerde ortaya çıkan birkaç çekirge popülasyonunun en büyüğüdür. Ozharar, Ware ve NEC Laboratories America, Inc.'den meslektaşları, Brood X çekirgelerinin ağaçlarda vızıldamasını duyup duymayacaklarını görmek için laboratuvarın fiber algılama test cihazını kullanma fırsatı yakaladılar. Kablo, 9 Haziran ile 24 Haziran 2021 arasında Princeton, New Jersey'de üç adet 35 fitlik elektrik direğine gerildi.

Kablo, böceklerin seslerini aldı. Vızıltı, fiber optik algılama yoluyla 1,33 kilohertz (kHz) frekansa sahip güçlü bir sinyal olarak göründü. Bu, aynı yerde geleneksel bir ses sensörü ile ölçüldüğünde çekirgelerin çağrı frekansına eşleşti.

Ekip ayrıca çekirgelerin zirve frekansının 1,2 kHz ile 1,5 kHz arasında değiştiğini gördü. Bu desen, hava sıcaklığındaki değişiklikleri takip ediyor gibi görünüyor. Fiber optik algılama, test süresi boyunca böceklerin gürültüsünün genel yoğunluğunu da gösterdi. Çekirgelerin sesleri zirveye ulaşıp üreme dönemlerinin sonuna yaklaştıkça sinyal zamanla azaldı.

Ozharar, "Entomoloji ile ilgisiz gibi görünen ve başka amaçlar için tasarlanmış ve optimize edilmiş bu yeni teknolojinin entomolojik çalışmaları destekleyebilmesinin gerçekten heyecan verici ve ilginç olduğunu düşünüyoruz." dedi.

Fiber optik sensörler çok işlevlidir, bu nedenle çekirge tespiti gibi herhangi bir amaç için kurulabilir ve kullanılabilirler. Ware'e göre, çeşitli böcekleri tespit etmek için de kullanılabilirler.

"Periyodik çekirgeler bu sistemler tarafından yakalanan gürültülü bir gruptu, ancak yıllık böcek ses manzaraları ve titreşim ölçümlerinin bir bölgedeki böcek bolluğunu mevsimler ve yıllar boyunca izlemede yararlı olup olmayacağını görmek ilginç olacak," dedi Ware.

Kaynak: popsci.com