熱成像技術的一項新應用被發現—昆蟲研究,研究人員能夠借助熱成像技術觀察多種昆蟲在寄主植物上的共生方式。在賓夕法尼亞州立大學,FLIRT650sc為小麥植株上的共生昆蟲試驗提供了極有價值的熱像信息。
事實上,昆蟲學是一門主要致力于了解生命、環境和社會福祉的跨學科生命科學,昆蟲很大程度上影響著人類文明,無論這種影響是積極的(如為糧食作物授粉)還是消極的(如與我們競爭食物供應或攜帶重大疾病的病原)。
昆蟲與溫度
昆蟲學與生態學系的研究能解決多種問題,溫度則是影響昆蟲生長和發育的最重要環境因素之一。通過采用各種各樣的實驗方法,包括熱成像法,能夠詳細了解昆蟲生活。寄主植物(供昆蟲寄宿和生存的植物)上的小氣候狀況對食草昆蟲尤其重要,熱梯度常常對寄主植物上昆蟲的分布起主導作用。
賓夕法尼亞州立大學昆蟲學專業研究生MitzyPorras專門研究這些小氣候, 她對寄主植物上的昆蟲共生現象特別感興趣?!按嬖诟偁庩P系的物種如何在共同的環境中共生?植物的熱梯度能讓我們深入洞悉這些昆蟲如何實現共生、其共生機制以及這些昆蟲在一棵植物上的典型分布?!?/p>
測量植物溫度
MitzyPorras專門開創了一項實驗,用以確定小麥(學名:TriticumaestivumL.)的熱梯度。
“我們想要精確測量小麥植株的溫度,包括植株莖稈和頂端,”MitzyPorras表示,“然而,小麥植株的物理特征(莖稈和葉片細窄)使得精確、可靠地確定植株溫度極具挑戰?!?/p>
“我以前在其他大學使用熱電偶,然而遺憾的是,這并不是一種非常有效的植物測溫技術,”MitzyPorras表示,“首先,熱電偶僅測量一個點的溫度,并非面積更大、更顯著的表面;其次,用熱電偶測量植物溫度時,不得不觸摸植物,實際上在觸摸植物時有可能改變植物的溫度。因此,通過這種方式無法得到精確的測量結果。”
FLIRT650sc是一款科研熱像儀,像素分辨率高達640×480,光斑尺寸較小,成像效果十分精確,溫度測量精度相當可靠。
MitzyPorras:“FLIRT650sc熱像儀非常易于操作。您可以選擇在野外或實驗室里使用FLIR裝置,極其方便靈活?!?/p>
模擬田野里小麥種植密度,從左至右:可視圖像、熱圖像、測量結果。小麥植株上存在熱梯度(在模擬田野密度下)。小麥莖稈溫度為22±1.5?C,大部分頂端葉子的溫度為32.5±1?C。
熱成像
“在該實驗中,我們決定使用熱像儀,因為我們能夠借助該技術準確描述植物上的溫度異質性特征。”MitzyPorras表示,“熱像儀能夠同時評估植物莖稈和頂端的溫度,而且可以在同一個圖像中縱覽熱梯度。盡管細窄的葉片和莖稈使區分植物溫度和背景溫度十分困難,然而,通過在熱像儀上安裝合適的鏡頭,我們能夠克服這一局限。采用這種方法,我們能夠評估整個葉片上三個點的溫度。”
“熱成像的另一巨大優勢在于它是一種無損檢測方法,這意味著在測量時不會影響植株溫度。”
單株植物上的熱梯度特性描述:根據植物所處的相對濕度和應力狀況,溫度在2?C~4?C之間變化。熱梯度是使用FLIRTOOLS確定的。
熱敏成像溫度采用配有15mm鏡頭、發射率值為0.90的FLIRT650sc熱像儀。小麥植株位于生長室中,濕度、光照、溫度和風速均受控制,以確保氣流均勻,避免出現波動。FLIR熱像儀在實驗前暴露在培養箱環境下約兩小時,在拍照前,讓植物適應新環境24小時。每棵植物拍攝10張照片,植物與熱像儀之間的距離保持在1米。單株植物的熱梯度在模擬田野密度下進行評估。
合適的熱成像儀
為了尋找一款適合實驗的熱像儀,MitzyPorras決定審視其它學術論文中描述的有關實驗的技術要求。顯而易見的是,在科研和學術界廣受歡迎的T650sc是最適合用于該實驗的熱像儀。
FLIRT650sc是一款科研熱像儀,像素分辨率高達640×480,光斑尺寸較小,成像效果十分精確,溫度測量精度相當可靠,通過采用一個可傾斜的紅外裝置,能夠在舒適的位置迅速開展實驗。優質的LCD觸摸屏可顯示清晰、明亮的圖像,更易于改變設置并與菜單保持互動。此外,T650sc采用FLIR搭載MSX專利技術和UltraMax圖像增強功能。
“借助FLIRT650sc,我們能夠極為精確地評估小麥莖稈和頂端的溫度,細致入微地展現熱梯度,這正是該實驗的唯一目標,”MitzyPorras表示,“此外,該熱像儀非常易于操作,可以選擇在野外或實驗室里使用FLIR裝置,極其方便靈活,可用于多種環境,經過證實,它能切實有效地適應生長室的環境。
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