Inteligencia artificial revela dónde estarían especies de hormigas no descubiertas – Ciencia – Vida

El primer mapa de alta resolución de la diversidad global de hormigasLa combinación de conocimientos previos con el aprendizaje automático ha descubierto áreas que pueden estar escondidas por especies desconocidas.

Las hormigas son importantes para el funcionamiento de los ecosistemas ya que realizan funciones vitales, desde la aireación del suelo y la dispersión de semillas y nutrientes hasta la búsqueda de carroña y la caza de otras especies, pero falta una visión global de su diversidad. .

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Este proyecto de décadas utiliza datos de repositorios en línea, colecciones de museos y aproximadamente 10 000 publicaciones académicas, y también tiene en cuenta el sesgo de la muestra. Sus autores, que publican los resultados en avances científicosAfirmo que esto ayudará a traer hormigas e invertebrados terrestres en general al debate sobre la conservación de la biodiversidad.

Las hormigas cazadoras, agricultoras, recolectoras, pastoras, tejedoras y carpinteras constituyen una gran parte de nuestro mundo, comprenden más de 14.000 especies y una gran proporción de la biomasa animal en la mayoría de los ecosistemas terrestres.

Al igual que otros invertebrados, las hormigas son importantes para el funcionamiento de los ecosistemas. Desempeñan papeles vitales, desde la aireación del suelo y la dispersión de semillas y nutrientes hasta la recolección y depredación de otras especies. Sin embargo, falta una visión global de su diversidad.

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Ahora, investigadores de la Unidad de Biodiversidad y Biocomplejidad del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) en Japón, en colaboración con varios institutos de todo el mundo, han desarrollado un mapa de alta resolución que combina el conocimiento existente con el aprendizaje automático para estimar y visualizar la diversidad global de las hormigas

“Este estudio ayuda a traer hormigas e invertebrados terrestres en general al debate sobre la conservación de la biodiversidad”, dijo el profesor Evan Economo, quien dirige el Departamento de Biodiversidad y Biocomplejidad, en un comunicado sobre la alta diversidad de invertebrados para conocer las áreas que pueden ser objeto. de futuras investigaciones y conservación”.

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Agrega que el recurso también se utilizará para responder a una variedad de preguntas biológicas y evolutivas, como cómo se diversificó la vida y cómo surgieron los patrones de diversidad.

Este proyecto de una década comenzó cuando el Dr. Benoit Guénard, ahora en la Universidad de Hong Kong, coautor del estudio y ex postdoctorado de OIST, trabajó con el profesor Economo para crear una base de datos de registros de ocurrencia de diferentes especies de hormigas de repositorios en línea, colecciones de museos y alrededor de 10,000 publicaciones científicas. Investigadores de todo el mundo han contribuido y ayudado a identificar errores. Se consideraron más de 14.000 especies, para las cuales la cantidad de datos disponibles varió mucho.

Si bien la gran mayoría de estos registros incluyeron una descripción de la ubicación de la muestra, no proporcionaron las coordenadas precisas necesarias para el mapeo. Para abordar este problema, el coautor Kenneth Dudley de la Sección de Informática Ambiental de OIST desarrolló un flujo de trabajo de cálculo para estimar las coordenadas a partir de los datos disponibles, que también verifica todos los datos en busca de errores.

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A continuación, la Dra. Jamie Kass, becario postdoctoral de JSPS y coautor principal, junto con Dudley y la técnica de investigación Fumika Azuma, proporcionaron diferentes estimaciones de rango para cada especie de hormiga según los datos disponibles.

Para las especies con menos datos, construyeron formas alrededor de los puntos de datos, y para las especies con más datos, los investigadores predijeron la distribución de cada especie usando modelos estadísticos que ajustaron para una complejidad óptima.

Los investigadores compilaron estas estimaciones para crear un mapa global, dividido en una cuadrícula de 20 km x 20 km, que muestra una estimación del número de especies de hormigas por cuadrado (llamada riqueza de especies). También crearon un mapa que muestra la cantidad de especies de hormigas con rangos de hogar muy pequeños por cuadrado (llamado rareza de especie). En general, las especies con rangos pequeños son particularmente vulnerables al cambio ambiental.

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Sin embargo, había otro problema que superar: el sesgo de la muestra. “Algunas áreas del mundo que esperábamos que fueran centros de diversidad no aparecieron en nuestro mapa, pero las hormigas en esas regiones no han sido bien estudiadas”, explica el Dr. dinero. “Otras áreas han sido muestreadas muy bien, por ejemplo, partes de los Estados Unidos y Europa, y esta diferencia de muestra puede afectar nuestras estimaciones de diversidad global”.

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Entonces, los investigadores utilizaron el aprendizaje automático para predecir cómo cambiaría su diversidad si todas las áreas del mundo fueran muestreadas por igual, identificando áreas donde estimaron que existen muchas especies desconocidas y no muestreadas. El profesor Economo enfatiza que “esto nos brinda una especie de ‘mapa del tesoro’ que puede guiarnos hacia dónde investigar a continuación y buscar nuevas especies de rango restringido”.

Okinawa, en el sur de Japón, ha sido identificada como el centro de la rareza, ya que muchas especies endémicas de estas islas tienen áreas de distribución muy pequeñas, unas 1000 veces más pequeñas que las especies comunes en América del Norte y Europa. Por lo tanto, lugares como Okinawa son esenciales para la protección ambiental para preservar la biodiversidad.

Cuando los investigadores compararon la rareza y riqueza de las distribuciones de las hormigas con las de anfibios, aves, mamíferos y reptiles comparativamente bien estudiados, encontraron que las hormigas diferían de estos grupos de vertebrados al igual que los grupos de vertebrados diferían entre sí, lo cual era inesperado, dado que las hormigas son evolutivamente muy distantes de los vertebrados.

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Destacan que esto es importante porque sugiere que las áreas prioritarias para la diversidad de vertebrados también pueden tener una gran diversidad de especies de invertebrados. Al mismo tiempo, sin embargo, debe reconocerse que los patrones de biodiversidad de las hormigas tienen características únicas. Por ejemplo, el mar Mediterráneo y el este de Asia parecen ser centros de diversidad para las hormigas más que para los vertebrados.

Finalmente, los investigadores analizaron el grado de protección de estas áreas con alta diversidad de hormigas. Descubrieron que el porcentaje era bajo: solo el 15% del 10% de los centros de rarezas tenían algún tipo de protección legal, como un parque nacional o una reserva, que es menor que las protecciones existentes para los vertebrados.

“Está claro que tenemos mucho por hacer para proteger estas áreas críticas”, concluye el profesor Economo.

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