Учёные создали систему мониторинга микроорганизмов Антарктиды с помощью дронов, спутников и ИИ

Мониторинг крошечных и разреженных экосистем Антарктиды долгое время представлял серьёзную трудность для исследователей. Новое исследование, опубликованное в журнале ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, предлагает решение этой проблемы.

Многоуровневый подход к изучению биоразнообразия

Команда учёных из Австралийского исследовательского совета (программа Securing Antarctica's Environmental Future) под руководством доктора Нармилана Амарасингама разработала комплексную систему, которая позволяет изучать сложное биоразнообразие континента из любой точки мира. Система объединяет наземные наблюдения, снимки с дронов, спутниковые данные и искусственный интеллект.

Решение проблемы масштабирования наблюдений

Основная сложность заключалась в том, что антарктические мхи, лишайники и цианобактерии встречаются в виде очень маленьких и разреженных участков. Наземные исследования позволяют изучить эти сообщества в деталях, но их ограниченный размер и рассеянное распределение затрудняют крупномасштабный мониторинг. Дроны могут фиксировать экологические детали, но охватывают относительно небольшие территории. Спутники, напротив, наблюдают огромные ландшафты, но с низким пространственным разрешением. Разработанная система связывает эти разные масштабы: детальные наземные наблюдения информируют дронное картирование, а данные дронов поддерживают спутниковый мониторинг.

Семилетний полевой эксперимент

Система была разработана и протестирована в течение семи лет на леднике Канада в Сухих долинах Макмёрдо — безледной полярной пустыне, где находится одна из наиболее биологически продуктивных растительных сообществ Антарктиды. Новый подход позволил получить последовательную и комплексную картину экосистемы и ландшафта, от сантиметровых участков до ландшафтных масштабов.

Отслеживание долгосрочных изменений

Мониторинг растительности в течение нескольких лет помогает учёным отделить краткосрочные колебания от долгосрочных изменений, поскольку условия в Антарктиде меняются под влиянием глобального потепления. По словам Амарасингама, целью разработки не является замена полевых работ — наземные наблюдения остаются необходимыми, так как они обеспечивают биологическое понимание, необходимое для интерпретации дистанционных данных. Вместо этого такие подходы помогают сделать ценные полевые наблюдения более эффективными, расширяя их на территории, которые сложно, дорого и логистически затруднительно посещать повторно.

Применение для управления и защиты

Новая система может помочь в принятии решений по защите и управлению Антарктидой, предоставляя крупномасштабные данные для поддержки моделирования биоразнообразия и стратегий экологического управления. Это особенно важно, учитывая, что учёные только начинают понимать роль многих наименее изученных видов Антарктиды в её экосистемах.