Громадянська наука: Чи можуть достовірні дані допомогти у вивченні міграцій птахів?

Останні дослідження, проведене Університетом Каліфорнії в Девісі, підтверджує, що інформація, отримана з відомих платформ громадянської науки, таких як iNaturalist і eBird, достовірно відображає сезонні міграції пташиних видів. Це підкреслює важливість даних, зібраних ентузіастами, для екологічних наукових досліджень.

У добу цифрових технологій участь громадськості в наукових дослідженнях, відома як громадянська наука (citizen science), набуває дедалі більшого поширення. Платформи на кшталт iNaturalist та eBird заохочують мільйони людей по всьому світу спостерігати за природою, фотографувати тварин і рослини та ділитися своїми знахідками. Це генерує величезні масиви даних, потенційно безцінних для екологів та біологів. Проте неминуче постає питання: наскільки точними та надійними є ці дані, зібрані переважно аматорами, для використання у строгих наукових дослідженнях? Нове дослідження, проведене вченими з Університету Каліфорнії в Девісі (UC Davis) і опубліковане у фаховому виданні Citizen Science: Theory and Practice, дає обнадійливу відповідь, принаймні стосовно спостережень за птахами.

Дослідницька команда ефективно продемонструвала, що дані, зібрані на платформах iNaturalist і eBird, можуть точно відображати відомі сезонні тенденції міграції птахів у Північній Каліфорнії та Неваді. У рамках дослідження було проаналізовано широкий спектр видів, починаючи з осілих птахів, таких як каліфорнійська блакитна сойка (Aphelocoma californica), які постійно мешкають у цьому регіоні, і закінчуючи транзитними мігрантами, такими як західний танагер (Piranga ludoviciana) та великий побережник (Calidris melanotos), що з'являються лише під час перельотів. Це підтверджує, що спостереження, здійснені "громадськими науковцями", мають істотну наукову цінність.

"Цей проєкт демонструє, що дані, зібрані в ході різноманітних ініціатив громадської участі, які мають різні цілі, різний склад спостерігачів і варіанти збору інформації, можуть бути інтегровані в надійні та стійкі бази даних для вирішення складних наукових викликів," зазначає Ласі Герхарт, старша авторка дослідження і доцентка кафедри еволюції та екології в UC Davis. "Участь людей у багатьох, навіть малих проєктах, може суттєво сприяти відкриттям, що стосуються значно масштабніших питань".

Цікаво, що початок цього дослідження пов'язаний зі студентським проєктом. Перший автор статті, Коді Керролл, який нині є доцентом в Університеті Сан-Франциско, розпочав свою роботу над цією темою під час проходження польового курсу "Дикий Девіс" у 2020 році під керівництвом професора Герхарта. У той час він завершував свою докторську дисертацію зі статистики в UC Davis. Хоча основна частина проєктів курсу була спрямована на практичну діяльність у природному заповіднику Стеббінс Колд Каньйон, пандемія COVID-19 змусила студентів зосередитись на комп'ютерних проєктах. Керролл вирішив використати свої статистичні навички для аналізу даних, зібраних на платформі iNaturalist.

Після завершення навчання Керролл розпочав свою кар'єру в Університеті Сан-Франциско, де команда дослідників вирішила продовжити розвиток проєкту. Вони мали на меті не лише провести аналіз даних iNaturalist, але й порівняти їх з інфорацією з іншої популярної платформи — eBird. Ця платформа користується особливим попитом серед досвідчених аматорів-орнітологів (бьордвочерів), які ведуть детальні записи своїх спостережень.

Головною проблемою було те, що iNaturalist і eBird суттєво відрізняються як у типах даних, що ними збираються, так і в цільовій аудиторії користувачів. "eBird більше націлений на досвідчених та активних бьордвочерів, які детально фіксують види птахів, що зустрічаються в певних місцях," - зазначає Герхарт. "У той час як iNaturalist свідомо орієнтується на більш випадкових спостерігачів, які використовують платформу не лише для наукового обліку, а й щоб дізнатися більше про різні організми, які вони спостерігають". У iNaturalist акцент робиться на фотографіях та звукових записах, тоді як eBird здебільшого приймає списки спостережень, часто без необхідності наявності фотографічних доказів.

Щоб подолати ці відмінності та забезпечити коректне порівняння й об'єднання даних, Керролл застосував статистичний підхід, що враховував не загальну кількість спостережень (яка може сильно залежати від активності користувачів у певний період), а їхню відносну частоту протягом року. Також було взято до уваги циклічний, сезонний характер міграцій птахів. Загалом дослідники порівняли дані щодо 254 видів птахів, спостереження за якими були зроблені в Північній Каліфорнії та Неваді у 2019 та 2022 роках. Результати виявились вражаючими: обидві платформи демонстрували схожі сезонні патерни для понад 97% проаналізованих видів птахів. Це свідчить про високий ступінь узгодженості даних, незважаючи на відмінності у підходах до їх збору.

Щоб впевнитися, що виявлені закономірності насправді відображають реальну присутність птахів, а не є наслідком особливостей поведінки спостерігачів (наприклад, активність людей може зростати навесні, коли птахи мають більш яскраве забарвлення), Герхарт і Керролл вирішили залучити до співпраці Роба Фарроу — доцента кафедри дикої природи, рибного господарства та біології охорони природи, який активно займається бьордвочингом і користується платформою eBird. "Нам потрібно було перевірити, чи дійсно ми спостерігаємо за справжніми міграційними патернами, чи це результат упереджень у спостереженнях, тому ми звернулися до Роба, адже він є справжнім експертом у галузі орнітології", — зазначає Герхарт.

Завдяки експертизі Фарроу команда підтвердила, що об'єднані дані iNaturalist та eBird відтворюють різноманітні відомі моделі сезонності птахів у регіоні. Наприклад, аналіз чітко показав, що каліфорнійські блакитні сойки дійсно присутні цілий рік. Гоголі (Bucephala albeola) прилітають в середині осені та відлітають на початку весни. Західні танагери пролітають через регіон пізньою весною під час міграції на південь на зимівлю, і знову з'являються наприкінці літа, повертаючись на північ для розмноження. Це підтвердило, що спостереження громадянських вчених, навіть зібрані на різних платформах з різною методологією, є репрезентативними щодо реальної присутності та сезонної динаміки птахів.

"Ми були дійсно приємно здивовані, що змогли отримати надійні дані, незважаючи на відмінності між eBird та iNaturalist", -- ділиться Фарроу. "Навіть коли ви покладаєтеся на випадкових ентузіастів, які фотографують те, що їм подобається, і коли їм подобається, ви все одно отримуєте надійне уявлення про птахів у цій місцевості в цей час".

Це дослідження яскраво ілюструє, що платформи громадянської науки не лише ефективно залучають людей до вивчення навколишнього середовища та підвищують їх екологічну свідомість, але також слугують потужним джерелом даних для вирішення ключових біологічних проблем. Вони мають важливе значення для моніторингу біорізноманіття та аналізу впливу кліматичних змін на міграційні процеси.

"Це хороший приклад того, чому важлива міждисциплінарність -- кожен з нас привніс у цей проєкт різні знання, і це інтелектуально збагатило кожного з нас", -- підкреслює Герхарт. "Для нас було справді захопливим досвідом об'єднати наші навички, і я сподіваюся, що у нас з Коді та Робом ще буде можливість попрацювати разом".

Прагнучи віддячити спільноті, яка допомогла зібрати дані, команда опублікувала результати у журналі з відкритим доступом. Крім того, Керролл, у співпраці зі студентом з Університету Сан-Франциско, створив інтерактивну інформаційну панель (dashboard), яка дозволяє будь-кому досліджувати та візуалізувати патерни сезонності для всіх 254 видів птахів, що увійшли до дослідження.

"Для науковців, які використовують дані, отримані від громадськості, надзвичайно важливо, щоб їхні висновки також були доступні для широкого загалу," - зазначає Герхарт. Це дослідження представляє собою ще один крок у напрямку визнання громадянської науки як ефективного засобу для вивчення складних екологічних процесів у нашому динамічному світі.