Может ли интерактивная модель помочь в борьбе с болезнью деревьев?
Когда в Орегоне обнаружили новый, более агрессивный штамм патогена, вызывающего внезапную гибель дуба, учёные и заинтересованные стороны объединились, чтобы попытаться защитить уязвимые деревья и ценную лесную промышленность региона.
Внезапная гибель дуба — серьёзная угроза. С 1994 года болезнь уничтожила миллионы деревьев в Калифорнии и Орегоне. Если заболевание распространится из изолированной вспышки в округе Карри, Орегон, в соседний округ Кус, последствия могут быть тяжёлыми: снижение объёма заготовки древесины на 15%, потеря 1200 рабочих мест и около $58 млн потерянной заработной платы, согласно отчёту Департамента лесного хозяйства Орегона.
Исследователи из Центра геопространственной аналитики Университета Северной Каролины предложили помощь, использовав Tangible Landscape — интерактивную модель, которая позволяет людям с любым уровнем навыков управлять сложными имитационными моделями вручную и совместно исследовать сценарии управленческих решений.
Прогностические модели могут давать полезные прогнозы о распространении патогена, но работать с ними сложно — требуется опыт программирования или владения специальным ПО, отмечает Девон Гейдос, ведущий автор статьи в Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences и докторант Университета Северной Каролины.
"Система Tangible Landscape значительно упрощает задачу, поскольку люди могут взаимодействовать с моделью через прикосновение, а не через код или компьютер, — говорит Гейдос. — Люди могут добавлять объекты в 3D-модель ландшафта, чтобы представить различные типы управления, а затем одним нажатием кнопки мы видим, как это действие может повлиять на распространение болезни в течение нескольких мгновений".
Модель также позволяет участникам учитывать бюджеты на борьбу с болезнью, чтобы опробовать различные подходы к остановке её распространения, как в крупном, так и в малом масштабе.
"Вы можете думать о нашей модели распространения болезни как о прогнозе погоды: знание о том, какой будет погода сегодня днём, может помочь вам решить, брать ли зонт на работу, — объясняет она. — Точно так же знание о том, как патоген может распространяться в течение следующего года, может помочь людям собрать ресурсы, определить, на какие районы нацелить наблюдение или управление, и запросить финансирование".
Исследователи использовали подход совместного моделирования, потому что болезнь может затронуть многих заинтересованных лиц в Орегоне — частных землевладельцев, производителей древесины, менеджеров Лесной службы США, племенные группы, считающие таноак священным деревом, и тысячи местных жителей, включая занятых в лесной промышленности. Они начали с работы с дюжиной местных и региональных экспертов, в духе взаимного обучения.
"Идея совместного создания моделей с заинтересованными сторонами заключается в том, что, вовлекая наиболее затронутых людей, вы как учёный получите более качественные данные, потому что у них много информации о местной динамике и практическом управлении, о которой вы можете не знать", — говорит Гейдос.
"Речь идёт о совместной работе как партнёров для формулировки вопросов и проблем, улучшения моделей и принятия решений о том, как использовать эти результаты для устойчивых решений", — добавляет соавтор Росс Минтемайер, профессор лесного хозяйства и природных ресурсов Университета Северной Каролины и директор Центра геопространственной аналитики.
В данном случае команда обнаружила, что некоторые данные, используемые в модели, необходимо было сделать более точными в мелком масштабе — проблему, в решении которой могли помочь участники. Кроме того, модель должна была показывать влияние решений с более частыми интервалами, чтобы уловить сложность полевых операций.
Команда также узнала, что коллективные действия имеют первостепенное значение. Минтемайер отмечает, что "всего несколько несогласных землевладельцев, 'отказавшихся' от управления, могут позволить патогену вырваться из карантина и подвергнуть регион огромному экономическому риску".
После внесения корректировок исследователи планируют использовать обновлённую версию Tangible Landscape с более широкой группой заинтересованных сторон в Орегоне, а также продолжить новые исследования.
"Всё больше заинтересованных сторон проявляют интерес к использованию модели, и Департамент лесного хозяйства Орегона хочет использовать её для экономического анализа ситуации и тестирования различных сценариев управления на будущее", — говорит Гейдос.
"Мы рады сотрудничать с большим количеством команд и применять наш подход моделирования для прогнозирования и контроля возникающих инфекционных заболеваний других популяций растений, животных и людей", — говорит Минтемайер.
Статья "Forecasting and control of emerging infectious forest disease through participatory modelling" опубликована в Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences.