Супутники NASA сприяли виявленню зменшення чисельності пташиних популяцій.

Вчені інтегрували супутникові дані NASA із спостереженнями, проведеними громадськими науковцями, щоб розробити карти розповсюдження близько 500 видів птахів.

Вчені з Корнельського університету, Університету Сент-Ендрюса та Американської консерваційної організації птахів застосували дані супутників NASA для розробки найбільш докладних карт пташиних популяцій у Північній Америці. Результати їхнього дослідження, опубліковані в журналі Science, виявляють тривожну тенденцію до зменшення чисельності птахів, проте також відкривають шляхи для їх охорони.

Дослідження базується на інформації з програми eBird, в рамках якої мільйони ентузіастів орнітології фіксують свої спостереження за різними видами птахів і надсилають свої списки до Корнельської лабораторії орнітології. Завдяки співпраці з NASA, ця лабораторія змогла використати ці дані для створення моделей і карт, що відображають зміни в популяціях близько 500 видів птахів Північної Америки.

Дослідження очолила Елісон Джонстон з Університету Сент-Ендрюса у Шотландії. Науковці повідомили, що 75 відсотків видів птахів у дослідженні скорочуються в широкомасштабних регіонах. Проте дослідження також містить позитивні новини для птахів, пропонуючи розуміння та прогнози, які можуть сформувати майбутнє збереження місць, де птахи створюють свої домівки.

Кіт Геддіс, менеджер програми біологічного різноманіття та екологічного прогнозування NASA у штаб-квартирі агентства у Вашингтоні, який не брав участі у дослідженні, зазначив: "Цей проект демонструє силу поєднання даних на місці з дистанційним зондуванням NASA для моделювання біологічних явищ, які раніше було неможливо задокументувати. Ці дані надають не лише розуміння земної системи, але й забезпечують практичні рекомендації для управляючих землями щодо пом'якшення втрати біорізноманіття".

Команда використала дані зображення землі з приладів NASA MODIS для розрізнення специфічних місць проживання птахів, таких як відкриті ліси, густі чагарники, трав'янисті сільськогосподарські угіддя та мозаїки лісів і сільськогосподарських угідь. Вони також використовували інформацію NASA про погоду та водні ресурси, які відповідали датам і часу, коли спостерігачі за птахами подавали свої звіти.

Коли дані супутників поєднали з 14-річним набором списків eBird -- 36 мільйонів наборів спостережень і підрахунків видів, прив'язаних безпосередньо до місць проживання -- дослідники отримали міцну основу для створення чіткої картини здоров'я популяцій птахів. Але одна частина головоломки була відсутня.

Деякі дані eBird надходять від досвідчених орнітологів, які проводять час у глибинах природних заповідників, в той час як інші записи роблять новачки, які спостерігають за птахами на годівницях у власних дворах. Це формує те, що статистик з Корнелла Деніел Фінк назвав "несистематизованим, дуже шумним масивом даних", в якому є прогалини в регіонах, куди спостерігачі не змогли дістатися, а також пропущені види птахів.

Щоб врахувати прогалини, де птахів не рахували, дослідники навчили моделі машинного навчання заповнювати карти на основі даних дистанційного зондування. "Для кожного окремого виду -- скажімо, скельного кропив'янка -- ми створили симуляцію, яка імітує вид і різноманітні способи, якими він може реагувати на зміни в навколишньому середовищі", -- сказала Джонстон. "Тисячі симуляцій лежать в основі результатів, які ми показали".

Вчені досягли безпрецедентної точності, зосередивши увагу на ділянках розміром 27 на 27 кілометрів, що відповідає площі міста Портленд в Орегоні. Цей інноваційний підхід до обліку птахів також може бути використаний для аналізу даних eBird з інших регіонів, зазначив Фінк. "Тепер ми застосовуємо моделювання для моніторингу пташиних популяцій — не лише по сезонам, а протягом кількох років — це значний крок вперед", — додав він.

Том Ауер, керівник наукових продуктів в університеті Корнелл, підкреслив: "Ми змогли інтегрувати дані громадської науки з використанням методів машинного навчання, що дозволило нам об'єднати їх із традиційно структурованими дослідженнями. Це відкриває нові можливості для виявлення сигналів і підвищує рівень довіри та впевненості у тих, хто використовує цю інформацію для точного збереження ресурсів по всьому світу".

З 1970 року в Північній Америці спостерігається значне скорочення чисельності гніздових птахів, яке становить близько 25%. Це явище є частиною глобальної тенденції зменшення різноманіття видів. Причини цього скорочення включають зростання рівнів забруднення, урбанізацію, зміни кліматичних умов та нестачу їжі для птахів. Щоб ефективно вирішити цю проблему, необхідно ідентифікувати регіони з найбільшим ризиком для птахів, провести оцінку їхніх популяцій і визначити пріоритетні території для збереження.

Для 83 відсотків видів у новому дослідженні скорочення було найбільшим у місцях, де популяції раніше були найчисельнішими, що вказує на проблеми з місцем проживання. "Навіть у видів, де популяції сильно скорочуються, все ще є місця надії, де популяції зростають", -- сказала Джонстон. Команда знайшла збільшення популяцій на картах 97 відсотків зареєстрованих видів. "Це демонструє, що є можливості для цих видів".

Аманда Родевальд, спеціаліст з охорони природи з університету Корнелл, підкреслила: "Птахи стикаються з величезною кількістю труднощів. Це дослідження надасть нам можливість приймати стратегічні рішення щодо впровадження змін, які будуть точними, ефективними та економічними. Це справжня революція. Тепер ми маємо можливість глибше аналізувати ситуацію і знати, в яких саме сферах зможемо досягти найбільшого позитивного впливу в наших зусиллях щодо зупинки зменшення популяції птахів".