Korzystając z analizy sztucznej inteligencji, naukowcy stworzyli „wehikuł czasu różnorodności biologicznej”, który wykrywa poziom zanieczyszczeń na przestrzeni stulecia, ekstremalne zjawiska pogodowe i rosnące temperatury.
Analiza AI umożliwiła zespołowi rzucić światło na stulecie zmian środowiskowych w słodkowodnym jeziorze – w tym rosnące temperatury i zanieczyszczenia, prowadzące do nieodwracalnej utraty różnorodności biologicznej.
Nowe podejście może pomóc organom regulacyjnym chronić lub nawet poprawiać poziom różnorodności biologicznej planety.
badania, ’100 lat oddziaływania człowieka powoduje zmiany w różnorodności biologicznej funkcjonalnej wód słodkich”, opublikowanym w czasopiśmie e-Życie.
Jak analiza AI tworzy wehikuł czasu różnorodności biologicznej
Naukowcy z Uniwersytetu w Birmingham we współpracy z Uniwersytetem Goethego we Frankfurcie wykorzystali osad z dna jeziora w Danii do zrekonstruowania 100-letniej biblioteki poświęconej różnorodności biologicznej, zanieczyszczeniom chemicznym i poziomowi zmian klimatycznych.
To jezioro ma historię dobrze udokumentowanych zmian jakości wody, co czyni je idealnym naturalnym eksperymentem do przetestowania wehikułu czasu różnorodności biologicznej.
Analiza AI ujawniła, że osady niosą ze sobą ciągły zapis sygnałów biologicznych i środowiskowych, które zmieniały się w czasie – od (prawie) dziewiczych środowisk na początku rewolucji przemysłowej po dzień dzisiejszy.
Zespół wykorzystał DNA środowiska — materiał genetyczny pozostawiony przez rośliny, zwierzęta i bakterie — aby zbudować obraz całej społeczności słodkowodnej.
Za pomocą analizy sztucznej inteligencji przeanalizowali informacje, a także dane dotyczące klimatu i zanieczyszczeń, aby ustalić, co może wyjaśnić historyczną utratę gatunków żyjących w jeziorze.
Luisa Orsini, profesor biologii, systemów ewolucyjnych i analityki ekologicznej na Uniwersytecie w Birmingham i główna badaczka badania, wyjaśniła: „Pobraliśmy rdzeń osadu z dna jeziora i wykorzystaliśmy zawarte w nim dane biologiczne jak maszynę do tworzenia szczegółowego obrazu różnorodności biologicznej w ciągu ostatniego stulecia w rozdzielczości rocznej.
„Analizując dane biologiczne z danymi dotyczącymi zmian klimatycznych i poziomów zanieczyszczeń, możemy określić, które czynniki mają największy wpływ na różnorodność biologiczną”.
Które zanieczyszczenia spowodowały największe szkody w poziomie różnorodności biologicznej?
Wehikuł czasu różnorodności biologicznej wykazał, że zanieczyszczenia, takie jak pestycydy i środki grzybobójcze, wraz ze wzrostem temperatur minimalnych (wzrost o 1,2 do 1,5 stopnia) spowodowały największe szkody w poziomach różnorodności biologicznej.
Analiza sztucznej inteligencji wykazała jednak, że DNA znalezione w osadach w ciągu ostatnich 20 lat zaczęło się regenerować. Jakość wody poprawiła się wraz ze spadkiem użytkowania gruntów rolnych na obszarze otaczającym jezioro.
Jednakże, chociaż ogólna różnorodność biologiczna wzrosła, społeczności nie są już tym, czym były na (pół)nieskazitelnym etapie. Jest to niepokojące, ponieważ różne gatunki mogą świadczyć różne usługi ekosystemowe, w związku z czym niemożność powrotu do określonego miejsca może uniemożliwić przywrócenie niektórych usług.
„Utrata różnorodności biologicznej spowodowana zanieczyszczeniem i rosnącą temperaturą wody może być nieodwracalna” – stwierdziła Niamh Eastwood, główna autorka i doktorantka na Uniwersytecie w Birmingham.
„Nie wszystkie gatunki znalezione w jeziorze 100 lat temu, które wyginęły, będą mogły powrócić. Badania pokazują, że jeśli nie będziemy chronić różnorodności biologicznej, możemy stracić jej znaczną część na zawsze.
Co wtedy?
Następnie badacze rozszerzą swoją analizę AI z pojedynczego jeziora na jeziora w Anglii i Walii.
To nowe badanie pomoże im zrozumieć, jak powtarzalne są zaobserwowane przez nich wzorce, a zatem w jaki sposób mogą uogólnić swoje ustalenia dotyczące zanieczyszczenia i zmiany klimatu na różnorodność biologiczną jezior.
„Wykazaliśmy wartość podejść opartych na sztucznej inteligencji do zrozumienia historycznych czynników utraty różnorodności biologicznej. W miarę udostępniania nowych danych można zastosować bardziej wyrafinowane modele sztucznej inteligencji, aby ulepszyć nasze przewidywania dotyczące przyczyn utraty różnorodności biologicznej.
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
