Как смартфоны помогают обнаруживать экологические изменения
Приложения для автоматического определения дикорастущих растений, такие как Flora Incognita, могут не только идентифицировать виды, но и выявлять крупномасштабные экологические закономерности. Эти закономерности удивительно похожи на те, что получены из многолетних данных инвентаризации флоры Германии, хотя собраны за гораздо более короткий срок и зависят от поведения пользователей. Это открывает новые перспективы для быстрого обнаружения изменений биоразнообразия. Таковы ключевые результаты исследования, проведённого учёными из Центральной Германии и опубликованного в Ecography.
Мобильное приложение выявляет макроэкологические закономерности в Германии
Исследователи проанализировали данные, собранные с помощью приложения Flora Incognita в 2018–2019 годах в Германии, и сравнили их с базой данных FlorKart Федерального агентства по охране природы Германии (BfN). База FlorKart содержит многолетние инвентаризационные данные, собранные более чем 5000 экспертов-флористов за период свыше 70 лет.
Оказалось, что данные Flora Incognita, собранные всего за два года, позволили выявить макроэкологические закономерности, аналогичные полученным из долгосрочных данных. Таким образом, эти данные также отражали влияние различных факторов окружающей среды на распространение видов растений.
Однако прямое сравнение двух наборов данных выявило существенные различия в регионах с низкой плотностью населения. «Конечно, объём собранных данных в регионе сильно зависит от количества пользователей смартфонов в этом регионе», — отметила последний автор статьи, доктор Яна Вельдхен из MPI-BGC, один из разработчиков приложения. Отклонения в данных были более выражены в сельской местности, за исключением известных туристических направлений, таких как гора Цугшпитце или остров Амрум.
На данные также влияет поведение пользователей. «Наблюдения за растениями, сделанные с помощью приложения, отражают то, что видят пользователи и что их интересует», — пояснила Яна Вельдхен. Частые и заметные виды фиксировались чаще, чем редкие и неприметные. Тем не менее, большой объём наблюдений (в исследовании использовалось более 900 000 записей за первые два года работы приложения) всё же позволяет воссоздавать знакомые биогеографические паттерны.
Автоматическое распознавание видов имеет большой потенциал
Исследование демонстрирует потенциал такого сбора данных для изучения биоразнообразия и окружающей среды. «Мы убеждены, что автоматическое распознавание видов имеет гораздо больший потенциал, чем считалось ранее, и может способствовать быстрому обнаружению изменений биоразнообразия», — заявил первый автор статьи, профессор Мигель Махеча из Лейпцигского университета и член iDiv. В будущем растущее число пользователей подобных приложений может помочь обнаруживать и анализировать изменения экосистем по всему миру в реальном времени.
Мобильное приложение Flora Incognita было разработано совместно исследовательскими группами доктора Яны Вельдхен (MPI-BGC) и профессора Патрика Медера (Технический университет Ильменау). Это первое в Германии приложение для определения растений, использующее в этом контексте глубокие нейронные сети (глубокое обучение). Обучаясь на тысячах снимков растений, определённых экспертами, оно уже может идентифицировать более 4800 видов растений.