熱成像技術(shù)的一項(xiàng)新應(yīng)用被發(fā)現(xiàn)—昆蟲(chóng)研究，研究人員能夠借助熱成像技術(shù)觀察多種昆蟲(chóng)在寄主植物上的共生方式。在賓夕法尼亞州立大學(xué)，FLIRT650sc為小麥植株上的共生昆蟲(chóng)試驗(yàn)提供了極有價(jià)值的熱像信息。

事實(shí)上，昆蟲(chóng)學(xué)是一門(mén)主要致力于了解生命、環(huán)境和社會(huì)福祉的跨學(xué)科生命科學(xué)，昆蟲(chóng)很大程度上影響著人類(lèi)文明，無(wú)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(jìng)爭(zhēng)食物供應(yīng)或攜帶重大疾病的病原)。

昆蟲(chóng)與溫度

昆蟲(chóng)學(xué)與生態(tài)學(xué)系的研究能解決多種問(wèn)題，溫度則是影響昆蟲(chóng)生長(zhǎng)和發(fā)育的最重要環(huán)境因素之一。通過(guò)采用各種各樣的實(shí)驗(yàn)方法，包括熱成像法，能夠詳細(xì)了解昆蟲(chóng)生活。寄主植物(供昆蟲(chóng)寄宿和生存的植物)上的小氣候狀況對(duì)食草昆蟲(chóng)尤其重要，熱梯度常常對(duì)寄主植物上昆蟲(chóng)的分布起主導(dǎo)作用。

賓夕法尼亞州立大學(xué)昆蟲(chóng)學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生MitzyPorras專(zhuān)門(mén)研究這些小氣候， 她對(duì)寄主植物上的昆蟲(chóng)共生現(xiàn)象特別感興趣?！按嬖诟?jìng)爭(zhēng)關(guān)系的物種如何在共同的環(huán)境中共生？植物的熱梯度能讓我們深入洞悉這些昆蟲(chóng)如何實(shí)現(xiàn)共生、其共生機(jī)制以及這些昆蟲(chóng)在一棵植物上的典型分布?！?/p>

測(cè)量植物溫度

MitzyPorras專(zhuān)門(mén)開(kāi)創(chuàng)了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，用以確定小麥(學(xué)名：TriticumaestivumL.)的熱梯度。

“我們想要精確測(cè)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(xì)窄)使得精確、可靠地確定植株溫度極具挑戰(zhàn)?！?/p>

“我以前在其他大學(xué)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(cè)溫技術(shù)，”MitzyPorras表示，“首先，熱電偶僅測(cè)量一個(gè)點(diǎn)的溫度，并非面積更大、更顯著的表面；其次，用熱電偶測(cè)量植物溫度時(shí)，不得不觸摸植物，實(shí)際上在觸摸植物時(shí)有可能改變植物的溫度。因此，通過(guò)這種方式無(wú)法得到精確的測(cè)量結(jié)果。”

FLIRT650sc是一款科研熱像儀，像素分辨率高達(dá)640×480，光斑尺寸較小，成像效果十分精確，溫度測(cè)量精度相當(dāng)可靠。

MitzyPorras：“FLIRT650sc熱像儀非常易于操作。您可以選擇在野外或?qū)嶒?yàn)室里使用FLIR裝置，極其方便靈活。”

模擬田野里小麥種植密度，從左至右：可視圖像、熱圖像、測(cè)量結(jié)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(shí)驗(yàn)中，我們決定使用熱像儀，因?yàn)槲覀兡軌蚪柚摷夹g(shù)準(zhǔn)確描述植物上的溫度異質(zhì)性特征。”MitzyPorras表示，“熱像儀能夠同時(shí)評(píng)估植物莖稈和頂端的溫度，而且可以在同一個(gè)圖像中縱覽熱梯度。盡管細(xì)窄的葉片和莖稈使區(qū)分植物溫度和背景溫度十分困難，然而，通過(guò)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(píng)估整個(gè)葉片上三個(gè)點(diǎn)的溫度?！?/p>

“熱成像的另一巨大優(yōu)勢(shì)在于它是一種無(wú)損檢測(cè)方法，這意味著在測(cè)量時(shí)不會(huì)影響植株溫度?！?/p>

單株植物上的熱梯度特性描述：根據(jù)植物所處的相對(duì)濕度和應(yīng)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(fā)射率值為0.90的FLIRT650sc熱像儀。小麥植株位于生長(zhǎng)室中，濕度、光照、溫度和風(fēng)速均受控制，以確保氣流均勻，避免出現(xiàn)波動(dòng)。FLIR熱像儀在實(shí)驗(yàn)前暴露在培養(yǎng)箱環(huán)境下約兩小時(shí)，在拍照前，讓植物適應(yīng)新環(huán)境24小時(shí)。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(jìn)行評(píng)估。

合適的熱成像儀

為了尋找一款適合實(shí)驗(yàn)的熱像儀，MitzyPorras決定審視其它學(xué)術(shù)論文中描述的有關(guān)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)要求。顯而易見(jiàn)的是，在科研和學(xué)術(shù)界廣受歡迎的T650sc是最適合用于該實(shí)驗(yàn)的熱像儀。

FLIRT650sc是一款科研熱像儀，像素分辨率高達(dá)640×480，光斑尺寸較小，成像效果十分精確，溫度測(cè)量精度相當(dāng)可靠，通過(guò)采用一個(gè)可傾斜的紅外裝置，能夠在舒適的位置迅速開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。優(yōu)質(zhì)的LCD觸摸屏可顯示清晰、明亮的圖像，更易于改變?cè)O(shè)置并與菜單保持互動(dòng)。此外，T650sc采用FLIR搭載MSX專(zhuān)利技術(shù)和UltraMax圖像增強(qiáng)功能。

“借助FLIRT650sc，我們能夠極為精確地評(píng)估小麥莖稈和頂端的溫度，細(xì)致入微地展現(xiàn)熱梯度，這正是該實(shí)驗(yàn)的唯一目標(biāo)，”MitzyPorras表示，“此外，該熱像儀非常易于操作，可以選擇在野外或?qū)嶒?yàn)室里使用FLIR裝置，極其方便靈活，可用于多種環(huán)境，經(jīng)過(guò)證實(shí)，它能切實(shí)有效地適應(yīng)生長(zhǎng)室的環(huán)境。