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研究团队利用AI和无人机保护鳗草,维持海洋生态平衡

研究团队利用AI和无人机保护鳗草,维持海洋生态平衡

海草是地球上最有价值的生态系统之一。它们为鲑鱼和鲱鱼等鱼类提供栖息地,保护海岸线免受侵蚀并过滤掉营养污染。据估计,一公顷(约2.5英亩)的土地每年价值超过19000美元。但海草面临着来自污染,浑水和疾病的威胁。

新的资助建立在由Duffy领导的Zostera实验网络(ZEN)的协同工作基础之上,并将研究气候,生物多样性和其他环境因素如何改变疾病的进程。该团队正在部署对策:除了海洋生物学家,他们还带来了地理学家,计算机科学家,AI和无人机。

鳗草是北美洲西海岸最常见的海草,面临着另一种敌人:一种名为Labyrinthula zosterae的微观粘液霉菌经常感染鳗草消耗疾病。这种疾病在20世纪30年代消灭了北美东海岸和欧洲90%的鳗草,并且仍威胁着全世界的鳗草恢复。最近,许多太平洋海岸海湾已经注意到他们的鳗草床萎缩,包括加利福尼亚的莫罗湾,在2007年至2015年期间失去了95%以上的鳗鱼。疾病使草变黑,黑色和褐色的斑点沿着它的叶片蔓延,破坏它的细胞并阻止光合作用,最终导致鳗草死亡。

然而,粘液霉菌并不总是引发致命的爆发。并非所有粘液霉菌菌株都会导致疾病,并且一些鳗草能够更好地抵抗它。为什么有些鳗草会成为受害者,而其他鳗草却不是一个谜,一位科学家正在努力解开新的补助金。海草床中动物的行为可能起作用。温暖的水域也可能加剧这种疾病。

“鳗草消耗性疾病是温度敏感性疾病的典型例子之一,”Harvell说,“我们在实验室中证明,在温度较高的情况下疾病进展更快,造成更多损害,欧洲也有研究显示温度依赖性。”

这个为期三年的项目采用整体方法,从多个角度对疾病进行调查。

AI将为团队提供另一种帮助。康奈尔大学计算机科学家Carla Gomes开发了一种算法来训练计算机识别疾病的指示性病变,并将其与团队未研究的刻痕,伤口或其他类型的伤害区分开来。

该团队还将在太平洋沿岸部署无人机。这些无人驾驶飞机由Tim Hawthorne在佛罗里达中央大学的Citizen Science GIS团队运营,将以比大多数卫星更高的分辨率提供亚米级图像和详细的鳗草床地图。Hawthorne的团队将培训公众,当研究人员不在现场时,也可以驾驶无人机,并创建项目图像的公共开放式地图网站。Hawthorne说,他希望无人机不仅能提供数据,还能鼓励当地社区的参与。

“关于无人机的事情,它们是如此创新的技术,每个人都对它们感兴趣,”Hawthorne表示,“我们认为无人机是传播科学的另一种方式。”

时机几乎不是更关键。在过去的一年里,加利福尼亚州,华盛顿州和阿拉斯加州发生了创纪录的热浪,这可能使太平洋鳗草更加危险。

Harvell表示,“对于一些我们的鳗草床来说,热促病原体和记录变暖事件的结合是毁灭性的,而且我们认为这种疾病会更多地减少鳗草草甸。在温暖的海洋中寻找更好的方法来治疗疾病是当务之急。”

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