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Usare il Deep Learning per prevedere i rischi di estinzione delle piante

Gli scienziati usano il deep learning per valutare le specie di piante a rischio a causa dei cambiamenti climatici.

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Indice

Negli ultimi tempi, la perdita di specie vegetali è diventata una preoccupazione seria a causa del cambiamento climatico e dell'attività umana. Per affrontare questo problema, gli scienziati stanno usando il Deep Learning per aiutare a prevedere quali specie vegetali sono a rischio di Estinzione. L'obiettivo è creare un modo più accurato per valutare come il cambiamento climatico stia influenzando la Biodiversità.

Importanza della Biodiversità

La biodiversità si riferisce alla varietà di vita sulla Terra, che include piante, animali, funghi e microorganismi. È essenziale per mantenere ecosistemi sani, che ci forniscono cibo, acqua pulita e aria. Con il cambiamento climatico che porta a cambiamenti negli ambienti, molte specie stanno lottando per adattarsi, rendendo fondamentale capire quali piante potrebbero scomparire in futuro.

Il Ruolo dell'IUCN

L'Unione Internazionale per la Conservazione della Natura (IUCN) gioca un ruolo significativo nella valutazione del rischio di estinzione delle specie vegetali. Forniscono un sistema di classificazione che va da "Minima Preoccupazione" a "In Pericolo Critico" e "Estinta". Tuttavia, molte specie vegetali rimangono non valutate, lasciando lacune nella nostra conoscenza.

Sfide dei Metodi Attuali

Attualmente, molte valutazioni si concentrano sulle caratteristiche esistenti delle specie, come il loro areale geografico. Questo rende difficile proiettare i rischi futuri, poiché queste caratteristiche potrebbero non riflettere come le specie risponderanno al cambiamento climatico. Quindi, c'è bisogno di nuovi metodi che possano anticipare meglio le tendenze future.

Nuovo Approccio di Deep Learning

I ricercatori stanno sviluppando un nuovo metodo che utilizza il deep learning per valutare le specie vegetali in base alle loro preferenze ambientali. Questo approccio sfrutta i Modelli di Distribuzione delle Specie (SDM) che possono apprendere dai dati esistenti per fare previsioni sui rischi futuri. I ricercatori mirano a classificare le specie secondo lo status IUCN usando tecniche di deep learning, che possono catturare relazioni complesse nei dati.

Validazione del Metodo

I ricercatori hanno testato il loro modello utilizzando un ampio dataset di occorrenze di orchidee ottenuto da varie fonti. Hanno valutato le prestazioni del modello tramite cross-validation, che ha portato a precisioni medie che suggeriscono che è efficace nella classificazione dei rischi di estinzione delle specie. Questo significa che il modello può identificare quali specie potrebbero diventare minacciate o estinte a causa degli impatti del cambiamento climatico.

Proiezioni Future

Lo studio considera diversi scenari su come le specie potrebbero disperdersi in risposta ai cambiamenti climatici. In alcuni casi, si assume che le specie abbiano capacità illimitata di muoversi verso nuove aree, mentre in altri, il loro movimento è ristretto. I ricercatori hanno proiettato la distribuzione futura delle specie in diverse condizioni e hanno identificato regioni dove il rischio di estinzione sarebbe particolarmente alto.

Tendenze nelle Specie Minacciate

L'analisi dei risultati mostra che la proporzione di specie minacciate sta aumentando globalmente, con tassi particolarmente elevati in Africa, Asia e Sud America. I ricercatori hanno notato che la maggior parte delle specie minacciate si prevede che si trovino vicino all'equatore e a basse altitudini, il che evidenzia aree di preoccupazione per gli sforzi di conservazione.

Necessità di Azione

I risultati sottolineano l'urgenza di agire per affrontare la perdita di biodiversità. Molti obiettivi stabiliti dagli accordi internazionali per proteggere la biodiversità sono già stati mancati. Per garantire la sopravvivenza delle specie vegetali, devono essere stabiliti obiettivi ambiziosi e misurabili, guidati da risultati di ricerca come quelli di questo studio.

Importanza di Previsioni Accurate

Previsioni accurate riguardo ai rischi di estinzione delle specie vegetali possono aiutare a informare le strategie di conservazione. Identificando quali specie sono più a rischio, i conservazionisti possono concentrare i loro sforzi dove sono più necessari e lavorare per proteggere quelle specie attraverso varie strategie, come la conservazione e il ripristino degli habitat.

Connessione con il Cambiamento Climatico

Con il cambiamento climatico che continua a rimodellare il pianeta, le specie vegetali affronteranno sfide senza precedenti. L'uso del deep learning per capire questi cambiamenti diventerà sempre più vitale. Questo nuovo modello può essere uno strumento per scienziati, politici e conservazionisti per affrontare efficacemente la minaccia dell'estinzione.

Conclusione

L'integrazione del deep learning nella modellazione della distribuzione delle specie rappresenta un avanzamento promettente nel nostro approccio alla comprensione della perdita di biodiversità. Fornendo previsioni accurate del rischio di estinzione delle piante, questo lavoro può migliorare significativamente gli sforzi di conservazione di fronte al cambiamento climatico. L'urgenza di agire è più chiara che mai, mentre dobbiamo sforzarci di proteggere la ricca diversità di vita sul nostro pianeta per le generazioni future.

Fonte originale

Titolo: Modelling Species Distributions with Deep Learning to Predict Plant Extinction Risk and Assess Climate Change Impacts

Estratto: The post-2020 global biodiversity framework needs ambitious, research-based targets. Estimating the accelerated extinction risk due to climate change is critical. The International Union for Conservation of Nature (IUCN) measures the extinction risk of species. Automatic methods have been developed to provide information on the IUCN status of under-assessed taxa. However, these compensatory methods are based on current species characteristics, mainly geographical, which precludes their use in future projections. Here, we evaluate a novel method for classifying the IUCN status of species benefiting from the generalisation power of species distribution models based on deep learning. Our method matches state-of-the-art classification performance while relying on flexible SDM-based features that capture species' environmental preferences. Cross-validation yields average accuracies of 0.61 for status classification and 0.78 for binary classification. Climate change will reshape future species distributions. Under the species-environment equilibrium hypothesis, SDM projections approximate plausible future outcomes. Two extremes of species dispersal capacity are considered: unlimited or null. The projected species distributions are translated into features feeding our IUCN classification method. Finally, trends in threatened species are analysed over time and i) by continent and as a function of average ii) latitude or iii) altitude. The proportion of threatened species is increasing globally, with critical rates in Africa, Asia and South America. Furthermore, the proportion of threatened species is predicted to peak around the two Tropics, at the Equator, in the lowlands and at altitudes of 800-1,500 m.

Autori: Joaquim Estopinan, Pierre Bonnet, Maximilien Servajean, François Munoz, Alexis Joly

Ultimo aggiornamento: 2024-01-10 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2401.05470

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2401.05470

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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