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 Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Полифенолы и другие соединения заваренного кофе в лабораторной модели связывались с ядерным рецептором NR4A1, который участвует в ответе клеток на стресс, воспаление и повреждение. Вещества меняли активность рецептора и тормозили рост опухолевых клеток, а при подавлении рецептора эффект слабел. Ученые предложили молекулярное объяснение части полезных эффектов кофе, но не проверяли их у людей.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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