Супутники NASA допомогли виявити скорочення популяцій птахів

Дослідники з Корнельського університету, Університету Сент-Ендрюса та Американської консерваційної організації птахів використали дані супутників NASA для створення найдетальніших карт популяцій птахів у Північній Америці. Результати дослідження, опубліковані у журналі Science, показують тривожну тенденцію скорочення популяцій птахів, але також вказують на можливості для їх збереження.

Основою дослідження стали дані програми eBird, де мільйони любителів спостереження за птахами записують свої спостереження різних видів і подають списки до Корнельської лабораторії орнітології. Завдяки партнерству з NASA лабораторія використала ці дані для моделювання та картографування тенденцій популяцій птахів майже 500 видів північноамериканських птахів.

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 списки eBird надходять від експертів-орнітологів, які походили глибоко в заповідники дикої природи, інші надсилають новачки, які спостерігають за годівничками для птахів і займаються домашніми справами. Це створює те, що статистик Корнелла Деніел Фінк описав як «неструктурований, дуже шумний набір даних» з прогалинами в ландшафті, куди спостерігачі за птахами не дісталися, і зрештою деякими пропущеними птахами.

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».

Дослідники досягли безпрецедентної роздільної здатності, зосередившись на ділянках 27 на 27 кілометрів, що дорівнює площі Портленда в Орегоні. Цей новий метод підрахунку популяцій також можна застосувати до даних eBird з інших місць, сказав Фінк. «Тепер ми використовуємо моделювання для відстеження популяцій птахів — не сезонно протягом року, а протягом років — це важлива віха», — додав він.

Том Ауер, менеджер наукових продуктів Корнелла, зазначив: «Ми змогли взяти дані громадської науки і через методологію машинного навчання поставити їх на одну основу з традиційно структурованими дослідженнями з точки зору типу сигналу, який ми можемо знайти. Це підвищить довіру та впевненість людей, які використовують цю інформацію для точного збереження по всьому світу».

З 1970 року Північна Америка втратила чверть своїх гніздових птахів, слідуючи глобальній тенденції скорочення видів. Причини варіюються від збільшення забруднення та розвитку земель до зміни клімату та зменшення харчових ресурсів. Зусилля щодо подолання цієї втрати залежать від визначення районів, де птахи живуть у найбільшому ризику, оцінки їх популяцій і визначення місць, де збереження може допомогти найбільше.

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, консерваціоніст з Корнелла, зазначила: «Птахи стикаються з такою кількістю викликів. Це дослідження допоможе нам приймати стратегічні рішення щодо внесення змін, які є точними, ефективними та менш витратними. Це трансформаційно. Тепер ми дійсно можемо заглибитися і знати, де саме ми зможемо мати найпозитивніший вплив у спробах зупинити скорочення птахів».