Возвращение коренного вида: как лягушки из Мексики и ИИ помогают восстановить популяцию в Южной Калифорнии

Ученый, надев резиновые сапоги, подходит к пруду, но не заходит в воду. Вместо этого Брэд Холлингсворт присаживается у заболоченного края и извлекает записывающее устройство размером с колоду карт. Затем он открывает его и достает крошечную карту памяти с 18 часами звука.

Вернувшись в свой офис в Музее естественной истории Сан-Диего, герпетолог (эксперт по рептилиям и амфибиям) использует искусственный интеллект для анализа данных. В течение трех минут он узнает, какие животные посещают пруд — место, куда были повторно интродуцированы местные красноногие лягушки после того, как они почти исчезли в Южной Калифорнии. Были зафиксированы крики сов, стук дятлов, вой койотов и кваканье древесных лягушек. Но не было слышно кваканья инвазивной лягушки-быка, которая за последнее столетие уничтожила популяцию местных красноногих лягушек.

Это был еще один успешный день в его усилиях по увеличению популяции красноногой лягушки и восстановлению экосистемы по обе стороны границы США и Мексики. Эти усилия предпринимаются на фоне строительства администрацией Трампа новых стен на границе, что вызывает опасения по поводу воздействия на дикую природу.

Упадок красноногой лягушки

Красноногие лягушки длиной от 2 до 5 дюймов (5 до 13 сантиметров) являются самыми крупными местными лягушками на Западе и некогда в изобилии водились вдоль всего калифорнийского побережья и в Нижней Калифорнии в Мексике.

Считается, что именно этот вид стал звездой рассказа Марка Твена 1865 года «Знаменитая скачущая лягушка из Калавераса», а их красные задние лапки употребляли в пищу во время Золотой лихорадки. Но по мере сокращения численности красноногой лягушки в меню во время бурного роста Калифорнии в конце XIX — начале XX века была введена лягушка-бык — с еще более крупными задними лапами.

Популяция красноногой лягушки была уничтожена ненасытным аппетитом лягушек-быков и болезнями, которые принес этот чужеродный вид, а также из-за потери большей части среды обитания из-за засухи и человеческого развития в виде домов, плотин и т.д.

Холлингсворт не смог оценить количество оставшихся красноногих лягушек, но сказал, что они исчезли с 95% своего исторического ареала в Южной Калифорнии.

Роберт Фишер из Программы исследования и мониторинга амфибий Геологической службы США искал эту лягушку десятилетиями на протяжении примерно 250 миль (400 километров) от Лос-Анджелеса до границы. В 2001 году он нашел всего одну, а после этого — ни одной.

Ученые, использовавшие ДНК красноногих лягушек, пойманных в Южной Калифорнии до их исчезновения, обнаружили, что они генетически более схожи с популяцией в Мексике, чем с любой из оставшихся в Калифорнии.

Амфибийная дипломатия

В 2006 году Фишер, Холлингсворт и другие посетили Нижнюю Калифорнию, где слышали о небольшой популяции красноногих лягушек. К ним присоединилась Энни Перальта, тогда студентка Холлингсворта в Университете штата Сан-Диего. Они нашли около 20 лягушек, и Перальта была вдохновлена посвятить свою жизнь их восстановлению.

Перальта и ее муж основали некоммерческую организацию Fauna del Noroeste в Энсенаде, Мексика, которая стремится содействовать правильному управлению природными ресурсами. В 2018 году они начали строить пруды в Мексике для увеличения популяции лягушек, которая позже должна была обеспечить икру для восстановления вида по другую сторону границы.

Но как раз когда они готовились к перемещению икры, разразилась пандемия COVID-19. Перальта и американские ученые спешно оформляли разрешения на необычный груз и пилота, чтобы перевезти два контейнера с икрой ближе к границе. Остальную часть пути на север они проделали по дороге, после того как икра прошла проверку пограничной охраны США.

За последние пять лет Холлингсворт и его команда искали звуки, чтобы доказать, что их усилия по заселению прудов в Южной Калифорнии увенчались успехом.

30 января он услышал тихое, характерное ворчание брачного зова красноногой лягушки в аудиозаписи, отмеченной ИИ.

«Это было похоже на то, что с плеч свалилась большая тяжесть, потому что мы думали, что проект может провалиться», — сказал Холлингсворт. — «А потом в следующие несколько ночей мы начали слышать все больше и больше, и больше, и больше».

В течение следующих двух месяцев два самца были зафиксированы микрофоном №11 на одном из прудов. В марте прямо под микрофоном была найдена первая кладка икры, что показало: лягушки не только вылупились из икры, привезенной из Мексики, но и сами отложили икру в Соединенных Штатах.

Роль ИИ

Защитники природы все чаще обращаются к искусственному интеллекту для мониторинга животных на грани исчезновения, отслеживания размножения реинтродуцированных видов и сбора данных о влиянии изменения климата и других угроз.

Герпетологи развивают инструменты на базе ИИ, уже используемые для анализа наборов данных птичьих звуков, надеясь, что это поможет создать звуковые ландшафты для идентификации амфибий и отслеживания их поведения и моделей размножения, сказал Закари Принчипе из The Nature Conservancy, который работает с музеем над проектом по красноногой лягушке. Эти инструменты также могут помочь ученым анализировать десятки тысяч аудиофайлов, собранных в университетах, музеях и других учреждениях.

Ученые, работающие над восстановлением популяции красноногой лягушки в Южной Калифорнии, надеются вскоре получить спутниковую технологию, которая будет отправлять аудиозаписи на их телефоны в реальном времени, чтобы они могли немедленно принять меры, если будут обнаружены хищники — в частности, лягушки-быки.

Это также может помочь отслеживать перемещение лягушек, которых бывает трудно найти в дикой природе, особенно потому, что холоднокровных существ нельзя обнаружить с помощью тепловизора.

Анализ аудиозаписей с прудов с помощью ИИ сэкономил время Холлингсворту и другим, которым раньше приходилось кропотливо прослушивать бесчисленные часы аудиофайлов, чтобы различить среди какофонии других животных зов красноногой лягушки — напоминающий звук трения большого пальца о воздушный шар.

«Там квакают древесные лягушки, мычат коровы, рядом дорога, по которой туда-сюда проезжает мотоцикл», — говорит Холлингсворт о звуковом ландшафте прудов. — «Там совы, утки плещутся, просто весь этот шум».

Создание двунациональной популяции лягушек

Красноногая лягушка — последний вид, добившийся успеха благодаря двустороннему сотрудничеству вдоль почти 2000-мильной (3200-километровой) границы, проходящей через Калифорнию, Аризону, Нью-Мексико и Техас. За эти годы мексиканские серые волки вернулись в свой исторический ареал на юго-западе США и в Мексике, а калифорнийский кондор теперь парит в небе от Нижней Калифорнии до Северной Калифорнии.

По последним подсчетам, ученые оценивают численность взрослых красноногих лягушек в прудах Южной Калифорнии более чем в 100 особей, а головастиков заметили на новом участке.

Команда планирует продолжать транспортировку икры из Нижней Калифорнии, где популяция выросла с 20 до 400 взрослых лягушек, с надеждой создать процветающие популяции по обе стороны границы. Уже сейчас на участках стало меньше комаров, которые могут переносить такие болезни, как денге и Зика.

Недавно восстановительный пруд в Нижней Калифорнии, построенный организацией Перальты, кишел лягушатами, их крошечные глаза покачивались на поверхности, покрытой водными папоротниками. Однажды они могут отложить икру для переселения в США.

«Они не знают о границах, визах или паспортах», — говорит Перальта о лягушках. — «Это просто их среда обитания, и этим популяциям нужно восстановить связь. Я думаю, это показывает, что мы можем восстановить эту экосистему».