ディープラーニングを使って植物の絶滅リスクを予測する
科学者たちは、気候変動の影響で危険にさらされている植物種を評価するためにディープラーニングを使ってるよ。
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目次
最近、気候変動や人間の活動による植物種の損失が深刻な問題になってるんだ。これを解決するために、科学者たちはディープラーニングを使って絶滅の危機にある植物種を予測しようとしてるんだ。目的は、気候変動が生物多様性にどんな影響を与えてるかをより正確に評価することだよ。
生物多様性の重要性
生物多様性っていうのは、地球上の生命の多様性を指してて、植物、動物、菌類、微生物が含まれるんだ。健康な生態系を維持するためには欠かせなくて、私たちに食料やきれいな水、空気を提供してくれる。気候変動が環境を変えることで、多くの種が適応するのに苦労してて、今後消えちゃうかもしれない植物を理解することが重要なんだ。
IUCNの役割
国際自然保護連合(IUCN)は、植物種の絶滅リスクを評価する上で重要な役割を果たしてる。彼らは「低懸念」から「極危急種」や「絶滅」までの分類システムを提供してるんだけど、まだ評価されてない植物種も多くて、知識に隙間があるんだ。
現在の方法の課題
今のところ、多くの評価は種の地理的範囲などの既存の特性に焦点を当ててる。それじゃ将来のリスクを予測するのが難しくて、これらの特性が気候変動に対する種の反応を反映してないかもしれないから、新しい方法が必要だよ。
新しいディープラーニングアプローチ
研究者たちは、環境の好みに基づいて植物種を評価する新しい方法を開発してる。このアプローチは、既存のデータから学習して将来のリスクを予測する種分布モデル(SDMs)を活用してる。研究者たちは、ディープラーニング技術を使ってIUCNのステータスに従って種を分類することを目指してるんだ。
モデルの検証
研究者たちは、いろんなソースから得た大規模なラン orchidの発生データセットを使ってモデルをテストした。交差検証を通じてモデルの性能を評価した結果、平均的な精度が高くて、種の絶滅リスクを分類するのに効果的だってわかったんだ。これにより、気候変動の影響で絶滅または危機に陥る可能性のある種を特定できるんだ。
将来の予測
この研究では、種が変化する気候に反応してどう分散するかについていくつかのシナリオを考慮してる。場合によっては、種が新しい地域に移動できる無限の能力を持っていると仮定されてる一方で、他のケースでは移動が制限されてる。研究者たちは、さまざまな条件下での将来の種の分布を予測して、特に絶滅リスクが高い地域を特定したんだ。
脅威にさらされている種の動向
結果の分析によると、脅威にさらされている種の割合が世界的に増加してて、特にアフリカ、アジア、南アメリカで高い率が見られる。研究者たちは、ほとんどの脅威にさらされている種が赤道近くや低地に位置することが予想されてて、保護活動に対する懸念エリアを浮き彫りにしてるんだ。
行動の必要性
これらの発見は、生物多様性の損失に対処するための緊急の行動が必要だってことを強調してる。国際的な合意で設定された多くの目標がすでに達成されてないんだ。植物種の生存を確保するためには、この研究の結果に基づいて、野心的で測定可能な目標を設定する必要があるよ。
正確な予測の重要性
植物種の絶滅リスクについての正確な予測は、保全戦略を考える上で役立つんだ。最もリスクの高い種を特定することで、保全活動家たちは必要なところに焦点を当てて、さまざまな戦略でその種を守るために取り組むことができるよ、例えば生息地の保護や再生など。
気候変動との関連
気候変動が地球を変え続ける中、植物種は前例のない挑戦に直面することになるんだ。これらの変化を理解するためにディープラーニングを使うことがますます重要になるだろう。この新しいモデルは、科学者、政策立案者、保全活動家が効果的に絶滅の脅威に立ち向かうためのツールになりうるんだ。
結論
種分布モデルにディープラーニングを統合することは、生物多様性の損失を理解するためのアプローチの中で有望な進展を示してる。植物絶滅リスクの正確な予測を提供することで、この研究は気候変動に直面した保全活動を大きく強化することができるんだ。行動の緊急性がこれまで以上に明確になってるから、未来の世代のために地球上の豊かな生物の多様性を守る努力をしなきゃね。
タイトル: Modelling Species Distributions with Deep Learning to Predict Plant Extinction Risk and Assess Climate Change Impacts
概要: 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.
著者: Joaquim Estopinan, Pierre Bonnet, Maximilien Servajean, François Munoz, Alexis Joly
最終更新: 2024-01-10 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://arxiv.org/abs/2401.05470
ソースPDF: https://arxiv.org/pdf/2401.05470
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた arxiv に感謝します。
参照リンク
- https://www.iucnredlist.org/about/barometer-of-life
- https://www.worldclim.org/data/cmip6/cmip6_clim30s.html
- https://www.worldclim.org/
- https://www.viewfinderpanoramas.org/dem3.html
- https://www.viewfinderpanoramas.org/
- https://github.com/estopinj/IUCN_classification
- https://www.worldclim.org/data/bioclim.html
- https://www.isric.org/explore/soilgrids/faq-soilgrids
- https://datadryad.org/stash/dataset/doi:10.5061/dryad.052q5
- https://www.worldwildlife.org/publications/terrestrial-ecoregions-of-the-world
- https://www.gbif.org/species/5315531