Болезнь увядания взморника: в борьбу вступают дроны и искусственный интеллект

Ежегодно мир теряет около 7% своих морских трав. Среди множества причин одна долгое время ставила учёных в тупик — болезнь увядания взморника. Команда биологов начинает масштабное исследование этой болезни вдоль всего тихоокеанского побережья от южной Калифорнии до Аляски, поддержанное грантом в $1.3 млн от Национального научного фонда (NSF).

Новый проект, основанный на работе сети Zostera Experimental Network (ZEN), будет изучать, как климат, биоразнообразие и другие факторы среды влияют на течение болезни. В команду, помимо морских биологов, вошли географы, специалисты по компьютерным наукам, искусственному интеллекту и дронам.

Морские травы — одни из самых ценных экосистем на Земле. Они являются средой обитания для промысловых рыб (лосось, сельдь), защищают берега от эрозии и фильтруют загрязнения. Оценка стоимости одного гектара таких зарослей превышает $19 000 в год. Но им постоянно угрожают загрязнение, мутная вода и болезни.

Угроза от микроскопического слизевика

Взморник — самая распространённая морская трава у западного побережья Северной Америки — страдает от микроскопического слизевика Labyrinthula zosterae, который вызывает болезнь увядания. В 1930-х годах эта болезнь уничтожила 90% взморника у восточного побережья Северной Америки и в Европе и до сих пор угрожает его восстановлению. Например, в заливе Морро (Калифорния) с 2007 по 2015 год исчезло более 95% взморника.

Болезнь проявляется в виде тёмных пятен на листьях, которые разрушают клетки, блокируют фотосинтез и в итоге убивают растение. "Это чрезвычайно заразно... даже листья, которые не соприкасаются с другими, могут подхватить эту инфекционную болезнь", — говорит морской эколог Дрю Харвелл.

Однако вспышки болезни случаются не всегда. Не все штаммы слизевика патогенны, а некоторые растения взморника более устойчивы. Причины этого — загадка, которую учёные намерены раскрыть.

Ключевые факторы: температура и микробиом

"Болезнь увядания взморника — классический пример температурно-чувствительного заболевания", — отмечает Харвелл. Лабораторные и полевые исследования показывают, что в более тёплой воде болезнь развивается быстрее и наносит больший ущерб.

Также может играть роль микробиом — сообщество бактерий, живущих на листьях взморника. "Мы полагаем, что нарушения в микробиоме, вызванные изменениями среды, такими как потепление океана, могут ускорить прогрессирование и распространение болезни", — говорит эколог Джей Стахович.

Новые методы исследования

Трёхлетний проект включает несколько инновационных подходов:

• Полевые исследования: Обследование зарослей в 36 точках от Сан-Диего до юга Джуно (Аляска).
• Эксперименты: Изучение роли мелких травоядных животных и микробов в распространении болезни.
• Искусственный интеллект: Алгоритм, разработанный для автоматического распознавания характерных поражений на листьях.
• Дроны: Команда из Университета Центральной Флориды будет использовать дроны для получения детальных карт зарослей с разрешением выше, чем у спутников. Местных жителей обучат управлению дронами для сбора данных, а все изображения будут размещены на публичной картографической платформе.

Срочная необходимость

Время для этого исследования критически важно. Рекордные волны жары в Калифорнии, Вашингтоне и на Аляске могут сделать взморник ещё более уязвимым.

"Сочетание патогена, активность которого усиливается жарой, и рекордных потеплений было разрушительным для некоторых наших зарослей взморника", — говорит Харвелл. — "Мы считаем, что эта болезнь способна ещё больше сократить их площадь. Поиск лучших способов управления болезнями в условиях потепления океана — наша срочная задача".