Чарльз Дарвин, динозавры, выплевывающие соль, искусственный интеллект и главный редактор Нейрофизиологии в гражданской научной экспедиции

В продолжение темы эволюционной биологии.

В тысяче километров к западу от берегов Южной Америки, посреди Тихого океана лежит таинственный архипелаг - Галапагосские острова. Когда-то безжизненные, рожденные из вулканического огня, эти острова подарили миру то, чего нет больше нигде. Уникальная экосистема, где виды эволюционировали в полной изоляции от остального мира. То самое место, где Дарвин нашёл главные подтверждения своей теории, во время экспедиции на корабле Бигль.

Уникальны острова тем, что там много животных, которых нет больше нигде. На каждом острове свои условия, и птицы приспособились к своей еде - одни щиплют семена, другие достают насекомых. Дарвин понял: виды меняются под давлением среды. Так архипелаг стал живым примером эволюции. Именно здесь, глядя на птиц с клювами, приспособленными щипать семена или ловить насекомых, молодой натуралист Чарльз Дарвин впервые столкнулся с эволюцией, так сказать, лицом к лицу. Острова находятся на месте столкновения теплых и холодных океанических течений.

Острова молодые: им от 500 тысяч до 3-5 миллионов лет. Жизнь на них появилась постепенно, начиная с тысяч лет после формирования каждого острова. Предки галапагосских игуан (оба вида - морская и наземная) приплыли с побережья Южной Америки (больше тысячи километров!) на естественных плотах - сломанных деревьях, кусках растительности, вынесенных реками в океан. Это единственные в мире игуаны, добывающие пищу в океане. Чёрные, словно из лавы, они бесстрашно ныряют за водорослями, а на берегу, греясь на солнце, характерно выплевывают соль через отверстие в черепе.

Жизнь (включая предков вьюрков и черепах) попала туда с материка всего 1-3 миллиона лет назад и за это короткое время успела эволюционировать в десятки уникальных видов. Именно быстрая эволюция на молодых островах и сделала Галапагосы идеальной лабораторией для наблюдений Дарвина.

Чарльз Дарвин называл их "отдельным миром в миниатюре", удивлялся "безмолвию и дикости", замечал, что животные не боялись человека. В "Путешествии натуралиста" он писал: "здесь всё как будто создано по другим законам природы".

В 2019 году главный редактор Нейрофизиологии Георгий Копосов посетил этот далёкий архипелаг в рамках гражданской научной экспедиции, но совершенно с другой целью: посмотреть, как искусственный интеллект уже тогда помогал в консервации островов, защите биосферы и борьбе с пиратством.

Уже тогда на Галапагосских островах использовали дроны с машинным обучением, преимущественно (но не только) для уничтожения крыс, инвазивного вида.

Как это работало, рассказал мэр г. Пуэрто-Айора вместе с командой учёных.

Автономные дроны сбрасывали яд на островах Сеймур-Норте и Москера. Они летали по заданному GPS-маршруту без постоянного управления пилотом. Операция прошла успешно: к 2021 году эти острова стали свободными от крыс.

Дроны использовали для подсчёта акул в мангровых зарослях, спутники и машинное обучение - для поиска и уничтожения ядовитых инвазивных растений, а также для поиска гнёзд гигантских черепах.

В 2019 году искусственный интеллект на Галапагосах применялся в основном для анализа данных, собранных дронами, а не для автономного принятия решений. Исследователи использовали алгоритм машинного обучения RandomForest для классификации типов земного покрова в высокогорьях архипелага. Спутниковые снимки с платформ PlanetScope и Sentinel-2 объединяли со снимками, полученными с дронов, для уточнения этих карт. Кроме того, при участии Фонда Чарльза Дарвина машинное обучение применяли для быстрого обнаружения инвазивных растений, таких как ежевика, даже в условиях смешанных лесов, для чего дроны пролетали над пологом деревьев. Всё старались делать экологично, использовать по максимум солнечные батареи, а полёты птиц анализировали для построения наиболее энергоэффективных маршрутов.

Во время своей экспедиции (1831-1836 гг) Дарвин собрал около 30 птиц с разных островов архипелага. Позже орнитолог Джон Гульд определил, что это не разные виды, как думал Дарвин, а 13-14 отдельных видов, очень похожих, но с клювами разной формы.

Конкретные примеры адаптации: толстый короткий клюв - для раскалывания твердых семян (вьюрок-землекоп); острый тонкий клюв - для ловли насекомых (певчий вьюрок). Клюв, похожий на щипцы - для вытаскивания личинок из коры (дятловый вьюрок, который использует палочку как инструмент!). Клюв, как у попугая - для поедания бутонов и плодов (кактусовый вьюрок).

Это идеальный пример адаптивной радиации. Один вид-предок, попав на острова, дал начало множеству видов, каждый из которых приспособлен к своему типу пищи. Если бы Дарвин не обратил на это внимание (а сначала он собирал птиц, не отмечая, с какого они острова), эволюция могла бы быть открыта существенно позже.

Эквадор аннексировал острова в 1832 году, до этого они были необитаемыми (первый известный поселенец, ирландец Патрик Уоткинс, жил на острове Флореана). Более массовое заселение и рост населенных пунктов (включая Пуэрто-Айору) начались с 1950-1960-х годов. Осложнялось это отсутствием пресной воды на островах.

Конечно, с приходом людей, был нанесен невероятный ущерб экосистеме. Сейчас применяются все меры консервации, на острове функционирует научная станция им. Чарльза Дарвина, восстанавливается популяция слоновых черепах (самых крупных в мире), ведется борьба с инвазивными видами с помощью современных технологий.

Научные публикации по теме:

• DOI: 10.1038/d41586-019-00176-z - использование дронов против инвазивных видов

• DOI: 10.1038/s41598-025-08381-9 - дроны и машинное обучение для мониторинга окружающей среды

Если Вам понравился этот материал, рекомендуем ознакомиться с предыдущей статьёй: "Пределы биологический жизни", про Даллол - самое жаркое и жуткое место на Земле, где нет даже бактерий. Кислотные озёра, адская жара и полная стерильность. Туда за поисками границ биологической жизни ездят биологи из NASA, чтобы понять, как искать её на других планетах. Добраться туда можно только в составе экспедиции с вооружённой охраной через пустыню Данакиль. Инфраструктуры нет. Зато есть настоящая наука: https://vk.com/wall-225521446_7686

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: