نقش الگوی ریاضی برای جلوگیری از نابودی محصولات کشاورزی

این محقق می‌افزاید: ما به عنوان اپیدمیولوژیست متوجه شدیم کاری که همسایه شما انجام می‌دهد واقعاً مهم است و باید در مقیاس بزرگتری در این باره بیندیشیم.

گیلیگان و همکارانش ابزار اپیدمیولوژیک خود را برای پیش‌بینی زمان و محدوده پراکندگی هاگ‌های زنگ گندم، بر اساس پیش‌بینی‌های آب‌وهوایی به کار گرفتند. این ابزار امکان ایجاد یک سامانه هشدار اولیه (EWS) را در اتیوپی برای پیش بینی آن از هفت روز قبل فراهم کرد.

فناوری مدل‌سازی که گیلیگان و تیمش ارایه کرده اند، مورد استفاده دولت‌ها در سراسر جهان قرار گرفته و به حفظ معیشت مردم کمک کرده است.

در بین آماردانان دو سبک یا رویکرد برای «استنباط آماری» وجود دارد که هر دو روش نیز امکان تجزیه و تحلیل داده‌ها را فراهم می‌آورد. در گروه اول که به گروه «فراوانی‌گراها» (Frequentists) مشهورند، پارامتر توزیع جامعه را مجهول، ولی ثابت در نظر می‌گیرند، در حالی که در «رویکرد بیزی» (Bayesian Approach)، پارامتر نیز یک متغیر تصادفی در نظر گرفته شده که دارای توزیع خاص خود در فضای پارامتری است.

این محقق می‌گوید: ما از طیفی از تکنیک‌های ریاضی، آماری و محاسباتی برای پیش‌بینی گسترش بیماری در مقیاس‌های مختلف از مقیاس‌های میدانی، منطقه ای، کشوری و قاره‌ای استفاده می‌کنیم. این مدل‌ها رهنمودهایی‌هایی را برای شیوه‌های مدیریتی ارایه می‌کنند و عواملی مانند تراکم محصول و ترتیبات مورد نیاز برای محدود کردن تهاجم عوامل بیماریزای خطرناک را مشخص می‌کند.

کاربرد‌های فعلی این مدل ها، حفاظت از محصولات کشاورزی شامل عوامل بیماری زا، ناقلان بیماری و آفات در گندم، کاساوا، موز و مرکبات است.

خبرگزاری برنا؛ پیش بینی بیماری زنگ گندم به ۵۰۰ هزار کشاورز خرده مالک در اتیوپی کمک کرده است اقدامات پیشگیرانه را به موقع انجام دهند. پیش‌بینی گسترش و گزینه‌های کنترل بیماری نوار قهوه‌ای کاساوا در ۱۰ کشور واقع در جنوب صحرای آفریقا به تغییر سیاست‌های دولتی منجر شد. راهبرد اطلاع‌رسانی برای کنترل ویروس خوشه‌ای موز به صنعت موز استرالیا به ارزش ۶۰۵ میلیون دلار استرالیا کمک کرد.

عوامل متعددی در گسترش بیماری تعیین کننده است؛ خود محصولات و نحوه توزیع آن‌ها در یک منطقه، محیط زیست که اکنون با تغییرات اقلیمی پیچیده‌تر شده است، عوامل بیماری زا و قابلیت تکثیر و گسترش آن‌ها و بالاخره عملکرد کشاورزان در کنترل بیماری.

گیلیگان می‌گوید: تحقیقات ما بر توسعه و آزمایش چارچوب‌ها و مدل‌های اپیدمیولوژیک برای بهبود پیش‌بینی و کاهش خطر‌های ناشی از شیوع آفات و عوامل بیماری‌زا، در مناطق طبیعی و کشاورزی در حال تغییر، متمرکز است. مدل‌های ما برای تجزیه و تحلیل همه‌گیری‌های وسیع و توسعه راهبرد‌های بهینه برای مدیریت آفات و بیماری‌ها کاربرد دارند. رویکرد ما شامل ترکیبی از نظریات همه گیرشناسی، جمعیت و ژنتیک تکاملی، بوم‌شناسی مناظر، مدل‌سازی اقتصادی و روش‌های آماری بیزی برای تخمین پارامتر‌ها است.

برخی از بیماری‌ها می‌توانند به سرعت گسترش یابند که به عنوانه آفات و پاتوژن‌های فرامرزی شناخته می‌شوند. در قاره آفریقا، ممکن است یک بیماری در بسیاری از کشور‌های جنوب صحرای آفریقا در عرض چند روز یا چند هفته، گسترش یابد.

در سال ۲۰۲۱ همه شرایط برای همه گیری گونه جدیدی از زنگ گندم مساعد بود به این معنی که هیچ مقاومت طبیعی وجود نداشت و کنترل شیمیایی تنها گزینه بود. به لطف EWS، قارچ کش‌ها به طور موثر مورد استفاده قرار گرفتند و از همه گیری بیماری پیشگیری شد.