Новая глобальная карта биоразнообразия муравьев указывает на регионы, где могут скрываться неизвестные виды
Муравьи — охотники, фермеры, собиратели, "планеристы", пастухи, ткачи и плотники. Они составляют более 14 000 видов и значительную долю биомассы животных в большинстве наземных экосистем, играя ключевую роль в их функционировании: аэрируют почву, разносят семена и питательные вещества, выступают как падальщики и хищники.
Исследователи из подразделения биоразнообразия и биосложности Окинавского института науки и технологий (OIST) совместно с международными коллегами создали высокодетальную карту глобального разнообразия муравьев, объединив существующие данные с машинным обучением. Карты и набор данных опубликованы в Science Advances.
Десятилетний проект и обработка данных
- Основой стала база данных записей о встречах видов, собранная из онлайн-репозиториев, музейных коллекций и ~10 000 научных публикаций. Было рассмотрено более 14 000 видов.
- Большинству записей не хватало точных координат. Специальный вычислительный workflow оценил координаты и проверил данные на ошибки.
- Для видов с малым объемом данных строились диапазоны-оболочки вокруг точек. Для видов с большими данными использовались статистические модели для прогнозирования ареала.
Карты богатства, редкости и "карта сокровищ"
Итоговая глобальная карта (сетка 20×20 км) показывает:
- Видовое богатство — расчётное количество видов муравьев на квадрат.
- Видовую редкость — количество видов с очень маленьким ареалом на квадрат (такие виды особенно уязвимы).
Чтобы преодолеть систематическую ошибку выборки (например, слабая изученность некоторых регионов при хорошей изученности частей США и Европы), учёные применили машинное обучение. Оно спрогнозировало, как изменилось бы разнообразие при равномерном изучении всех регионов, и выделило области, где, вероятно, существуют неизвестные, неотобранные виды.
"Это даёт нам своего рода 'карту сокровищ', которая направляет нас, куда следует отправиться в поисках новых видов с ограниченным ареалом", — сказал профессор Эван Экономо (OIST).
Ключевые находки и значение для охраны природы
- Окинава (юг Японии) была определена как центр редкости: многие эндемичные виды здесь имеют ареалы примерно в 1000 раз меньше, чем виды, распространённые в Северной Америке и Европе.
- Сравнение с амфибиями, птицами, млекопитающими и рептилиями показало, что разнообразие муравьев столь же отличается от этих позвоночных, как и группы позвоночных друг от друга, что неожиданно с учётом эволюционной дистанции. Это означает, что приоритетные для охраны позвоночных районы, вероятно, богаты и беспозвоночными.
- Однако у муравьев есть уникальные черты: например, Средиземноморье и Восточная Азия выражены как центры разнообразия сильнее, чем для позвоночных.
- Защищённость ключевых для муравьев районов низка: лишь 15% из топ-10% центров редкости муравьев имеют какой-либо правовой статус охраны (нацпарк, резерват) — это меньше, чем для позвоночных.
"Очевидно, нам предстоит большая работа по защите этих критически важных районов", — заключил профессор Экономо.