Как технологии революционизируют изучение насекомых
Недавние опасения по поводу значительного сокращения численности насекомых заставили исследователей искать способы сбора данных об их реальном состоянии.
«На данный момент такие данные доступны лишь для нескольких групп насекомых и отдельных регионов. Чтобы улучшить ситуацию, необходимы срочные оценки всех типов насекомых во всех частях мира», — говорит Роэл ван Клинк, старший исследователь Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и главный редактор специального выпуска.
Учитывая многочисленность насекомых и сложность их идентификации, получение полной информации о тенденциях их популяций оставалось сложной задачей. Теперь технологические прорывы прокладывают путь к глобальным исследованиям насекомых.
Благодаря технологическим прорывам мы теперь можем использовать различные свойства насекомых для их отслеживания. Например, многие насекомые издают характерные для своего вида звуки. С помощью недорогих устройств, размещённых в окружающей среде, можно записывать эти звуки, а затем соотносить их с насекомыми, которые их произвели.
В качестве альтернативы можно привлекать насекомых к свету, фотографировать их и идентифицировать по изображениям. Используя радар или даже лазерные лучи, можно дистанционно обнаруживать насекомых и идентифицировать их по размеру и частоте взмахов крыльев. Наконец, можно извлекать ДНК из самих насекомых или из их следов в окружающей среде, включая воду или воздух, и использовать последовательность их генов для регистрации и идентификации.
«Эти новые методы обладают огромным потенциалом для заполнения огромных пробелов в данных о насекомых. Они могут давать нам новые, более полные и качественные данные при более низких затратах, отчасти благодаря полу- или полностью автономному сбору данных. Новые технологии также, как правило, позволяют избежать уничтожения насекомых», — говорит Токе Томас Хёйе, профессор экологии факультета экологических наук Орхусского университета, Дания.
Самое главное, новые методы снижают нашу зависимость от экспертов, поскольку специалистов, способных различать насекомых, мало, и они перегружены работой. Вместо того чтобы использовать их ценный опыт для анализа каждого отдельного образца насекомых, они могут обучить компьютеры выполнять рутинную работу, а сами сосредоточиться на задачах, где их опыт действительно необходим.
Необходимость автоматизированной обработки видов насекомых усугубляется тем, что для большинства из них не существует специалистов. По оценкам, четыре из пяти видов насекомых всё ещё неизвестны науке и даже не имеют названий. Их описание традиционными методами займёт более тысячи лет.
«Теперь компьютерные методы и искусственный интеллект могут значительно ускорить задачу описания жизни на Земле. Обучая компьютеры различать насекомых, мы можем осмыслить миллиарды изображений, миллионы звукозаписей и триллионы последовательностей ДНК», — говорит Томас Рослин, профессор экологии насекомых Шведского университета сельскохозяйственных наук (SLU).
«Вместе эти технические достижения произведут революцию в наших знаниях о насекомых. Они делают возможными исследования всех типов насекомых. Хотя до сих пор они разрабатывались изолированно друг от друга, наш специальный выпуск знаменует начало их интеграции. Комбинируя их, мы получим беспрецедентное представление о насекомых по всему миру», — говорит доктор Зильке Бауэр из Швейцарского федерального исследовательского института (WSL).
«Однако для получения глобальных результатов и обеспечения равенства необходимо обеспечить доступность как самих технологий, так и генерируемых данных для всех».
Статья, представляющая тематический выпуск, опубликована в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences.