Для того, щоб відновити екологію Землі людству потрібні карти

В цьому переконаний швейцарський науковець Томас Кроутер, зірка екологічних досліджень останнього часу, Ілон Маск боротьби з викидами вуглекислого газу.

За його словами ми здатні відновити планету. Для цього потрібно вивчити її базові потреби у деревах, грибах, червах та мікроорганізмах.

… Він вибігає босоніж зі свого кабінету у коридор, спітнілий, схвильований і усміхнений. Сьогодні теплий липневий день і він щойно закінчив розмову з NBC News. Під час неї він розповів, що планета Земля може витримати ще 1,2 трлн. дерев, які, в свою чергу, зможуть поглинати 200 гігатонн вуглецю, - пише у своєму репортажі автор nature.com.

Відтак, наступне, що потрібно зробити, переконаний він — це перестати балакати і почати садити. Це твердження він доводить за допомогою цифр,які періодично публікують у Science. Джерело їх походження — останні екологічні дослідження з його лабораторії у Швейцарському федеральному технологічному інституті у Цюріху. Видно, що самому Кроутеру увага подобається. Публічність, переконаний він, наблизить його до мети, а вона — не більше, не менше як до відновлення планети.

В свої 33 Кроутер перейшов до команди із 30 чоловік, якаа отримала кількамільйонний грант. Останній має фінансово підтримувати діяльність лабораторії протягом 13 років — рідкісна стабільність у світі коротких циклів фінансування.

Мета лабораторії у тому, щоб зібрати величезну кількість окремих спостережень і на їх основі зробити масштабні висновки. Зокрема, він та його колеги порахували, що у світі біля 3 трлн. дерев. Ще біля 0,4 секстильона хробаків-нематод. Крім того, вони картографували прикореневі гриби. На черзі — інвазивні види.

Карти Кроутера користуються популярністю у провідних наукових журналів. Лише в цьому році 5 з них побачили світ у Science and Nature. Крім того, нещодавно він отримав премію засновника Британського екологічного товариства.

Його фанати переконані, що він — це частина нової хвилі екологічних досліджень. Її особливість у використанні машинного навчання на величезних масивах інформації. Воно, в свою чергу, дозволяє оперувати закономірностями, які виявляються. Втім, його критики переконані, що він нехтує деталями і що надмірне спрощення не завжди безпечне.

Випадкова розмова після занять футболом змусила Кроутера почати рахувати. У 2012 році він отримав докторську ступінь у Кардіфському університеті у Великобританії і відправився до Йельського університету з тим, щоб розпочати свої дослідження у лабораторії Бредфорда. Одного разу ввечері, студент майстра, який займався організацією висадки дерев, розповів, що хоча вчені ніби-то і порахували дерева, насправді ніхто не знає, скільки їх всього.

Вчені завжди іронізували з приводу здатності науки здійснити цю операцію. На противагу до них фундатори проектів з відновлення лісів прагнули з’ясувати цифру задля забезпечення обгрунтування своєї роботи.

Найкращим методом на той час були супутникові знімки, втім, супутники не могли відповісти на питання «що відбувається під пологом лісу». Натхненний Кроутер вирішив шукати грунтовні дані, які могли би засвідчити фактичні дані підрахунків дерев.

Іншими словами, йдеться про результати дослідів, під час яких хтось реально підраховував дерева і вимірював їх.

З одного боку дані могли бути зібраними на місцях, але, переконати вчених ділитися результатами своєї роботи зразу було неможливо.

— Коли я почав цим займатися, вся професура у Йелі стверджувала, що я не зможу цього зробити, оскільки ніхто не буде ділитися зі мною своїми даними, — розповів Кроутер, — коли я почав, вони дійсно не хотіли ділитися своїми важко здобутими даними.

Втім, він поступово звертався до все більшої кількості вчених, поки, в підсумку, не накопичив дані, що охоплюють біля 430 000 гектарів, — площа розміром з Род-Айленд. З колегою Генрі Гліком, фахівцем з даних, він вивчив супутникові знімки на цих гектарах і застосував машинне навчання, щоб здійснити мільйони порівнянь між двома наборами даних — наземним і супутниковим — щоб знайти повторювані кореляції, які в іншому випадку залишилися би непоміченими.

Дует використав супутникові знімки, щоб екстраполювати кількість дерев на місця, де їх бракує. Наприклад, дані з лісів Канади та північної Європи були використані для перегляду кількості дерев у віддалених районах Росії. Це уможливило появу першої глобальної моделі з 3 трильйонів дерев. Команда опублікувала карту у 2012 році.

Незважаючи на досить значну похибку цифра в 3 трильйони вплинула на громадськість. «Кампанія мільярдів дерев», — ініціатива щодо лісовідновлення, започаткована ООН у 2007 році, зросла до трильйона, а база даних Кроутера працює як Глобальна ініціатива щодо біорізноманіття лісів. Зараз вона нараховує біля 1,2 мільйона лісових ділянок.

— Цей доробок буде одним з моїх найбільших внесків в науку, — каже він. Він замислюється, а потім біжить до свого столу в кутку великого офісу для того, щоб відкрити більше 200 глобальних карт, кожна з яких відрізняється фізіологічною або хімічною характеристикою планети, починаючи від сонячної радіації чи хімічних характеристик і до міської забудови та розташування прикореневих грибів.

В лабораторії з мільйонів фрагментів окремих наземних даних були створені карти ознак. Оброблені за допомогою нейронної мережі вони мали продемонструвати зв’язок між наземними і супутниковими даними. Для цього були потрібні знання не лише з екології, але і дистанційного зондування та наукових даних.

Припустимо, вам потрібні п’ять різних експертів, — каже Коутер. Саме це стало причиною того, що він відмовився від окремого офісу, який запропонувало йому ETH Zurich і замість того засів у своїй кімнаті з керівником групи, екологом-теоретиком, мікробіологом і аналітиком дистанційного зондування, які входять до його наукового колективу.

Даніель Мейнард, теоретик-еколог каже, що Кроутер створив дуже горизонтальну структуру команди і навмисно підібрав науковців, які заповнюють прогалини у його власній експертизі.

— Він не експерт у всьому, що ми робимо. Він перший, хто скаже: «Я нічого не знаю. Хоча, насправді, він знає значно більше ніж показує».

У новому проекті, який очолив Жан-Франсуа Бастін, команда використовувала дані щодо покриття дерев та порівнювала їх з картами екосистеми, в цілому. Це дало можливість розробити модель, якаа вказала, де і скільки лісів. Іншими словами, якщо відняти існуючі ліси, міста та сільськогосподарські угіддя, можна визначити, яка територія підходить для заліснення.

Висновок, який Кроутер вважає «основою нашого розуміння відновлення планети у глобальнних масштабах» полягає у тому, що посадка дерев — це найкращий спосіб видалення вуглецю з атмосфери і саме це може стати ключем до уповільнення глобального потепління».

Деякі критики вважають, що це неприпустимо, оскільки виходить за межі наукового підходу. Зокрема, Метью Вільямс, еколог, який спеціалізується на глобальних змінах переконаний, що дослідження Кроучера ігнорують десятиліття терплячої роботи, які намагаються зрозуміти всі тонкощі функціонування деревної біомаси.

— Натомість, замість цього вони використовували один зразок із кожного біома і екстраполювали цей підхід на всю біомасу — це наївно» — сказав він.

Екофізіолог з Інституту біогеохімії ім. Макса Планка у Єні, Німеччина, Генрік Хартман, стверджує, що разові кліматичні напасті, такі як лісові пожежі, можуть знищити мільйони нещодавно висаджених дерев.

Як би там не було, Кроутер тільки розпочав свою реставрацію: його команда працює над картою виведення вуглецю за допомогою відтворення інших екосистем у всьому віті, зокрема, таких як луки і чагарники.

За його словами, їх потенціал для секвестрування вуглецю в грунтах не менший, ніж у дерев.

Адаптований переклад: Новини картографії від Візіком.

Читайте також: Спробуйте Visicom API — проба грошей не коштує!