科學家網上衝浪才不是摸魚,是為了研究動物生態學_風聞
新发现杂志-《新发现》杂志官方账号-2021-04-16 14:36
大自然的最佳觀測站也許是網絡?近年來,得益於世界各地網友的貢獻,研究人員越來越多地通過網絡來追蹤瀕危物種,觀察它們的生存狀態。
我們每天花大量的時間在網絡上,上傳視頻照片,瀏覽他人發佈的內容,搜索資料……但你也許想象不到,這些日常活動竟能推動科學發展!
近十多年來,科研人員開始在網絡上觀察地球:他們收集整理網友上傳的信息以及各個搜索引擎提供的數據,來研究環境。這門新興學科稱作**“網絡生態學”(iEcology)**。

科研人員運用的工具和普通網民無異。以“Google搜索趨勢”(Google Trends)為例,它能統計網友在Google上搜索過的問題。只要輸入關鍵字,比如“燕子”,“Google搜索趨勢”就能提供某一時間段對該詞搜索的曲線圖,並定位每一次搜索的地理位置。

和“Google 搜索趨勢”類似,維基百科也可以計算網頁的訪問量。如上圖表所示,英國科研人員總結出一年中不同時期三種候鳥的網絡搜索量。圖表中兩處灰色條形區域(緊鄰07/2016 與 07/2017)對應春季,是這些鳥回到美國的時段,此時,網上與之相關的搜索量呈直線增加趨勢。
在巴黎-薩克雷大學生態學家弗蘭克·庫爾尚(Franck Courchamp)看來,“如果某一時期內對某些生物的搜索量顯著增加,一般是有原因的。
比如,燕子遷徙時期,人們較容易看見它們,因此網絡上對燕子的搜索就比平時多。根據網友上傳的圖片和信息,我們可以‘追蹤’燕子的行動,並瞭解這些年來它們的遷徙過程是否受到影響”。
最不起眼的角落也能在網絡上找到
另一個可選的工具是“Google地球”。通過該軟件,生態學家能夠觀察每條街道、每塊田地,甚至是地球上最不起眼的角落。
一間美國生態系統保護研究所的研究人員就利用“Google 地球”沿着某條河搜尋了100多千米,繼而編錄出當地所有入侵植物的物種名錄!若干名南非科學家則運用“Google圖片”搜索彙總的網絡圖片,梳理出美國熊科動物的皮毛顏色與其生存區域之間的聯繫。

美洲黑熊的毛色在不同地區會有所不同,甚至可能是白色的!
為了完成這項工作,南非這支團隊還研發了新的軟件,“這個軟件能根據我們的需要,用不同的語言發起搜索,然後刪除重疊的部分”,參與了該項目的開普敦大學生命科學博士加布裏埃拉·萊頓(Gabriella Leighton)解釋道。
**簡言之,先收集數據,再提取有效信息。**雖然這項工作非常枯燥,但科學家們就是這樣一一研究了400多張熊的照片,進行定位、比較顏色,最後得出結論。生態學家已經習慣於處理堆積如山的數據,並不斷研發新的研究工具。近來,他們越來越多地運用具備自主學習能力的人工智能(AI)。
AI從錯誤中學習
以最近的一項研究為例:科學家給一個AI軟件提供了大量珊瑚圖片,圖中的珊瑚健康狀態有好有壞。AI通過大量學習,逐漸學會了區分珊瑚的狀態,並最終做到能根據任意一張圖片評估出珊瑚的健康狀態。在這個AI軟件的幫助下,研究人員可以更加快速判斷哪片海域的珊瑚正面臨威脅,以便及時“搶救”。

有了網絡生態學,研究人員足不出户坐在電腦前便能快速收集數據。即使不動用AI,完成關於熊的項目也僅需3周時間。而1980年代在實地開展的類似的動物研究項目,用了足足3年!當然,網絡上的數據收集不可能完全替代實地考察。
比如想要了解歐洲林貓(Felis silvestris)的生存區域,僅依靠網友提供的照片是遠遠不夠的。因為這種野貓往往避開人羣索居,只有這個領域的專家才有可能發現它們的蹤跡;其次,想要了解動物的習性,必須要花足夠的時間進行實地探究。

在網絡上發現新物種
這門新學科的優勢在於突破了實地考察的侷限,並且相關網絡工具的應用範圍已然非常廣泛。目前,網絡生態學幫助科學家發現了多個新物種,包括一種真菌、一種花,以及若干種昆蟲等。

2020年在twitter上發現的新真菌
這些工具既高效又經濟,有助於科學家持續梳理地球及其生物多樣性的脈絡。比如當前,科學家正根據遊客上傳的照片研究瀕危的非洲野犬(Lycaon pictus)的種羣變化。
過去,一些不合時宜的遊客照片常常遭人詬病,但如果能歪打正着為科研做一定的貢獻,那也算是將功補過了。
撰文 Alicia Aloïsi
編譯 鄒伶俐
