Громадянська наука: Надійні дані для вивчення міграцій птахів?

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 група переконливо продемонструвала, що дані з платформ iNaturalist та eBird можуть достовірно відображати добре відомі сезонні закономірності міграції птахів на території Північної Каліфорнії та Невади. Аналіз охопив широкий спектр видів: від осілих мешканців, таких як каліфорнійська блакитна сойка (Aphelocoma californica), які присутні в регіоні цілий рік, до транзитних мігрантів, як-от західний танагер (Piranga ludoviciana) чи великий побережник (Calidris melanotos), що з'являються лише під час сезонних перельотів. Це свідчить про те, що спостереження, зроблені «громадянськими вченими», мають реальну наукову цінність.

«Цей проєкт показує, що дані з проєктів громадської участі, які мають різні цілі, різний склад спостерігачів та різну структуру збору інформації, можуть бути об'єднані в надійні та стійкі набори даних для вирішення широких наукових питань», — коментує старша авторка дослідження Ласі Герхарт, доцентка кафедри еволюції та екології UC Davis. «Внесок учасників багатьох, навіть невеликих проєктів, може допомогти зробити реальні відкриття щодо значно більших проблем».

Цікаво, що дослідження бере свій початок зі студентського проєкту. Перший автор статті, Коді Керролл, нині доцент Університету Сан-Франциско, розпочав роботу над цією темою під час проходження польового курсу «Дикий Девіс» (Wild Davis) під керівництвом Герхарт у 2020 році, коли завершував свою докторську дисертацію зі статистики в UC Davis. Більшість проєктів курсу були орієнтовані на практичну роботу в природному заповіднику Стеббінс Колд Каньйон, але через обмеження, пов'язані з пандемією COVID-19, студенти були змушені зосередитись на комп'ютерних проєктах. Керролл вирішив застосувати свої статистичні знання для аналізу даних з платформи iNaturalist.

Після того, як Керролл закінчив навчання та почав працювати в Університеті Сан-Франциско, команда дослідників вирішила розвинути проєкт далі. Вони поставили собі за мету не лише проаналізувати дані iNaturalist, а й порівняти та інтегрувати їх з даними іншої популярної платформи — eBird. Ця платформа є особливо популярною серед досвідчених орнітологів-аматорів (бьордвочерів), які ведуть детальні записи спостережень.

Основна складність полягала в тому, що iNaturalist та eBird суттєво відрізняються як за типом даних, що збираються, так і за аудиторією користувачів. «eBird більше орієнтований на підготовлених та дуже активних бьордвочерів, які ведуть повний облік птахів, яких вони бачать у певних місцевостях», — пояснює Герхарт. «Натомість iNaturalist свідомо орієнтований на більш випадкових спостерігачів, які використовують платформу не лише для наукової документації, а й для того, щоб дізнатися більше про організми, яких вони зустрічають». iNaturalist здебільшого базується на фото- та аудіодоказах, тоді як eBird приймає списки спостережень, часто без фотографічної фіксації.

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.

Для того, щоб переконатися, що виявлені закономірності дійсно відображають реальну присутність птахів, а не є артефактом, пов'язаним із особливостями поведінки спостерігачів (наприклад, люди можуть бути активнішими навесні, коли птахи яскравіше забарвлені), Герхарт і Керролл залучили до співпраці Роба Фарроу, доцента кафедри дикої природи, рибного господарства та природоохоронної біології, який є завзятим бьордвочером та активним користувачем eBird. «Ми хотіли перевірити, чи бачимо ми реальні міграційні патерни, чи вони зумовлені упередженнями у спостереженнях, тому ми звернулися до Роба, який є експертом з птахів», — каже 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 наочно демонструє, що платформи громадянської науки є не лише чудовим інструментом для залучення людей до вивчення природи та підвищення екологічної свідомості, але й потужним джерелом даних для вирішення важливих біологічних питань, зокрема для моніторингу біорізноманіття та відстеження впливу змін клімату 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 вчених, які покладаються на дані, згенеровані громадськістю, важливо переконатися, що їхні результати також є загальнодоступними», — підсумовує Герхарт. Це дослідження є ще одним кроком до визнання потенціалу громадянської науки як надійного інструменту для розуміння складних екологічних процесів у нашому світі, що постійно змінюється.