ИИ помог выявить глобальный рост плавучих водорослей

3 часа назад / Наука → Новости / Наука

С помощью искусственного интеллекта учёные впервые провели комплексное исследование плавучих водорослей по всему миру и обнаружили, что их цветение расширяется в океане. Эти тенденции, вероятно, являются результатом изменений температуры океана, течений и питательных веществ и могут серьёзно повлиять на морскую жизнь, туризм и экономику прибрежных регионов.

Исследование, проведённое учёными из Университета Южной Флориды и Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), демонстрирует возможности ИИ для обработки огромных массивов океанографических данных. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

«Хотя региональные исследования публиковались, наша работа даёт первую глобальную картину плавучих водорослей, включая маты макроводорослей и скопления микроводорослей», — сказал профессор океанографии Чуаньминь Ху, старший автор статьи. — «Наши результаты показывают, что глобальный океан теперь благоприятствует росту плавучих макроводорослей».

Ху называет макроводоросли, такие как морская капуста, «палкой о двух концах». В открытом океане они могут служить важной средой обитания для морских обитателей и положительно влиять на рыболовство, являясь «яслями» для многих видов. Однако, когда водоросли достигают прибрежных вод, разлагающаяся биомасса может нанести значительный ущерб туризму, экономике и здоровью людей и морской жизни.

Саргассум, наблюдаемый во время исследовательского рейса. Автор: Sully Sullivan

В период с 2003 по 2022 год как микроводоросли, так и макроводоросли расширили своё присутствие по всему миру. Поверхностные микроводоросли показали скромный, но значительный рост на 1% в год. Однако цветение макроводорослей в тропической Атлантике и западной части Тихого океана увеличивалось на 13,4% в год, причём наиболее драматичный рост биомассы произошёл после 2008 года.

Переломные моменты для цветения макроводорослей пришлись примерно на 2010 год. Первое крупное цветение зелёных водорослей Ulva произошло в Жёлтом море в 2008 году. Значительное цветение бурых водорослей саргассума случилось в тропической Атлантике в 2011 году, а ещё одно — в Восточно-Китайском море в 2012 году.

«До 2008 года не сообщалось о крупных цветениях макроводорослей, за исключением саргассума в Саргассовом море, — отметил Ху. — В глобальном масштабе мы, по-видимому, наблюдаем смену режима от океана, бедного макроводорослями, к океану, богатому ими».

Маты макроводорослей могут служить ценным местом обитания для многих морских видов, например, для этой рыбы-саргассума. Автор: Ocean Image Bank, Lorenzo Mittiga

Для проведения исследования Ху и его коллеги использовали искусственный интеллект для анализа 1,2 миллиона спутниковых снимков океана, сфокусировавшись на 13 зонах и пяти типах водорослей. Они обучили модель глубокого обучения распознавать признаки, указывающие на наличие водорослей, плавающих на поверхности океана.

Океанограф Линь Ци, ведущий автор исследования, обновил компьютерную модель, ранее разработанную той же исследовательской группой, что позволило проанализировать снимки со всего мирового океана за 20 лет. На обучение модели Ци ушло несколько месяцев и миллионов образцов изображений.

Исследование связывает расширение цветения как с деятельностью человека (например, стоком питательных веществ в океан), так и с изменчивостью климата (например, потеплением океана), признавая, что причины могут различаться в зависимости от региона. В будущем команда планирует изучить больше спутниковых данных, чтобы лучше понять причины этого расширения.