Машинное обучение предсказало ареал редкого растения российской степи
Брандушка разноцветная — это цветущее ранней весной растение, обитающее в степях и занесенное в Красную книгу. Новое исследование оценило возможную область распространения брандушки и ее экологическую нишу, а заодно подсказало, как улучшить сеть особо охраняемых природных территорий Воронежской области и эффективнее защитить этот вид.
Потеря биоразнообразия остается одной из самых острых экологических проблем. Прямое уничтожение, разрушение экосистем и загрязнение среды уже привели к исчезновению множества видов растений и животных, и эта тенденция только усугубляется.
Для того, чтобы сберечь малочисленные виды, необходимы знания об их экологии и о том, как на них сказываются изменения окружающей среды, в том числе климата. Передовым инструментом таких исследований стало экологическое моделирование ареалов — species distribution modelling (SDM). Оно позволяет связать места фактического наблюдения живых существ с теми условиями среды, которые определяют их географическое распространение.
Теоретической основой SDM стала концепция экологической ниши Хатчинсона, а для ее вычислительной реализации используют машинное обучение (ML). В результате ученые получают оценку возможного ареала, а также представление об экологической нише вида и тех факторах среды, которые имеют для него жизненно важное значение.
Авторы новой статьи задались целью рассмотреть сеть особо охраняемых природных территорий (ООПТ) Воронежской области с точки зрения сохранения степных экосистем региона. Они создали базу, описывающую распространение 237 видов растений, в том числе 130 — растущих в степи и занесенных в Красную книгу. А для одного из них — брандушки разноцветной (Bulbocodium versicolor) — в качестве примера построили модели SDM.
Растение приходится близким родственником безвременнику и относится к эфемероидам — то есть расцветает рано по весне, вскоре после чего листья брандушки отмирают и появляются вновь только по прошествии зимы. Этот редкий вид занесен в Красные книги целого ряда российских регионов и других стран. Под Воронежем проходит северная граница ареала брандушки.
Выбор в пользу брандушки как индикатора редких степных экосистем связан со сравнительно большим числом наблюдений — всего 163 находки с 1769 по 2021 год. Эти данные получены из гербарных хранилищ, собраны или подтверждены непосредственно «в полях» авторами и взяты из международной базы данных биологического разнообразия GBIF. Любопытно, что способствовать развитию GBIF может всякий желающий — публикуя фотографии растений и животных через бесплатное приложение iNaturalist.
Для построения моделей авторы использовали данные о климате и рельефе Воронежской области с высоким разрешением. Из них были отобраны 11 наиболее значимых показателей, которые помогли алгоритмам машинного обучения построить SDM и предсказать область распространения редкого вида. Результаты моделирования авторы привели в виде карты, которая показывает вероятность нахождения B. versicolor в каждой точке.
Оказалось, что брандушка приурочена главным образом к системе балок и оврагов на юге региона. Это согласуется с тем, что на Воронежскую область приходится самая северная часть ареала растения. А овраги и склоны брандушка предпочитает по необходимости — ведь большая часть плодородных черноземов на плоских участках рельефа здесь давно распахана и занята полями.
Ученые надеются, что их результат не только дополнил наши знания о редком растении, но также поможет оптимизировать местную сеть степных ООПТ.
«<…> В своей статьей мы прямо указываем на необходимость развития региональной сети степных ООПТ, которая до сих пор создавалась с игнорированием ландшафтного подхода, а также предлагаем новые перспективные степные ООПТ, которые были выделены на основе анализа визуализированной на картографической основе базе данных» — пояснил по просьбе Naked Science первый автор статьи Дмитрий Владимиров, кандидат географических науки и доцент факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского государственного университета.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
На протяжении десятилетий Тель-Авив воздерживался от этого шага, чтобы не испортить отношения с Турцией. Но после действий Израиля 2023-2026 годов официальная Анкара, как и множество государств мира, неоднократно осуждала Израиль, из-за чего изменилась и его позиция по геноциду.
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Ученые Института истории материальной культуры РАН завершили первый этап комплексного проекта по изучению перехода от мезолита к неолиту в Юго-Восточной Прибалтике. Спустя 50 лет после экспедиций выдающегося ученого ИИМК РАН Владимира Тимофеева специалисты вернулись на ключевые памятники Калининградской области, чтобы с помощью современных методов ответить на вопрос о появлении глиняной посуды в регионе аномально поздно — лишь в V тысячелетии до нашей эры.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии