La Giornata della Terra focalizza l'attenzione su grandi domande: qual è il futuro per l'Homo sapiens? Come possiamo convivere in modo sostenibile con altre specie?
Per arginare la perdita di biodiversità e assicurare la fornitura continua di servizi ecosistemici essenziali, i leader mondiali hanno adottato i 20 Bersagli della biodiversità di Aichi nel 2010, da realizzare entro il 2020. Un obiettivo chiave (Obiettivo 11) prescrive un'espansione del sistema di area protetta globale ad almeno il 17% della superficie terrestre e il 10% degli oceani.
Uno dei più riveriti biologi conservatori del nostro tempo, EO Wilson, un professore di Harvard e Duke, ha una visione ancora più audace: dovremmo mettere da parte metà del pianeta per le altre specie con le quali condividiamo la Terra.
Questa è musica per le orecchie di molti che si preoccupano del futuro del nostro pianeta. Ma come decidere cosa mettere da parte per consentire alla maggior parte delle specie di prosperare? Avremo bisogno non solo della volontà politica, ma di dati più affidabili sui numeri e sulla distribuzione delle 16.000 specie in via di estinzione che conosciamo (forse lo 0,1 per cento di tutte le specie).
Attualmente, le mappe di distribuzione delle specie rappresentano più da vicino dove i biologi di conservazione spaziano rispetto alle specie che studiano.
Prendi una delle specie più studiate al mondo: il ghepardo . Gran parte della sua distribuzione in Africa (ad esempio, Angola e Sudan) è completamente sconosciuta.
Il ghepardo ( Acinonyx jubatus ) è il felid Africa più in pericolo e elencato come vulnerabile con un trend demografico in calo dalla Lista Rossa IUCN delle specie minacciate. Ci sono solo tra 7.000 e 10.000 ghepardi a livello mondiale, e la Namibia ne ha circa un terzo.
La sfida di individuare il ghepardo
Individuare il ghepardo non è così facile come potrebbe sembrare. Saresti perdonato per aver pensato che un gatto così grande e iconico, specialmente uno che è attivo durante il giorno, dovrebbe essere abbastanza facile da contare e geotag. Non così in fretta! I ghepardi sono sorprendentemente elusivi e in genere hanno una portata enorme, fino a 1.400 kmq in Namibia. Girovagando attraverso terreni agricoli commerciali in Namibia, sono spesso perseguitati per aver saccheggiato il bestiame domestico e hanno imparato a mantenere un basso profilo. Di conseguenza, le stime della popolazione vanno da 2.905 a 13.520 e le mappe di distribuzione mostrano enormi lacune a livello nazionale sull'Africa.
Poco dopo ci siamo formati Wildtrack per monitorare le specie in via di estinzione, siamo stati contattati dalla N / a'an ku sê Wildlife Foundation, con sede vicino Windhoek in Namibia. Gli ambientalisti stavano cercando di fare pace con i proprietari terrieri locali, che erano per lo più afrikaner, per la maggior parte duri e privi di senso, per mitigare il conflitto umano / ghepardo. A meno che la Fondazione non fosse in grado di trasferire ghepardi fastidiosi in nuove aree, gli agricoltori avrebbero semplicemente sparato a loro. A quel punto, l'allora direttore della ricerca, il dott. Florian Weise, era convinto dai suoi stessi inseguitori che le orme offrivano una nuova chiave per censire e gestire le popolazioni di ghepardi della Namibia, aiutando a capire le distribuzioni per tenere separati ghepardo e bestiame. Ci ha contattato per chiederci se la FIT potesse aiutare.
Un "set di dati di addestramento" di impronte di ghepardo
Il nostro primo passo nello sviluppo dell'algoritmo FIT per il ghepardo è stato quello di raccogliere un "set di dati di addestramento" di impronte di ghepardo di ID noto, classe di età e sesso. Basandoci sulle lezioni apprese dal footprinting della tigre al Carolina Tiger Rescue in North Carolina, abbiamo pensato di adattare la tecnica alle condizioni della Namibia. Florian e il suo team di esperti di N / a'an ku sê hanno ingaggiato il valido aiuto dello zoo di Chester nel Regno Unito, il Cheetah Conservation Botswana, AfriCat e Foundation SPOTS nei Paesi Bassi, dove sarebbe stato realizzato il set di dati sull'addestramento dei ghepardi.
Abbiamo avuto alcune difficoltà iniziali nel trovare la giusta trama del substrato per contenere stampe nitide. Abbiamo provato diverse miscele di sabbia e acqua e abbiamo provato a fare dei ghepardi per camminare a ritmo "naturale" sulle piste di sabbia che abbiamo posato. In poco tempo, abbiamo dimostrato che il ghepardo in cattività può contribuire direttamente alla conservazione delle loro controparti selvatiche attraverso le loro impronte e ha raccolto 781 impronte (maschio: rapporto femminile era 395: 386) appartenenti a 110 percorsi, da 38 ghepardi.
Elaborazione di immagini di impronte
Le immagini digitali dei footprint erano quindi pronte per essere elaborate nel software FIT che viene eseguito come componente aggiuntivo JMP software di analisi e visualizzazione dati da SAS . FIT prima prende le impronte e ottimizza la loro presentazione e orientamento in un formato standardizzato. Consente quindi di misurare distanze, angoli e aree tra punti anatomici sull'immagine dell'impronta.
Questi vengono inseriti in una robusta analisi discriminante cross-validata e l'output elaborato dal clustering di Ward. L'output risultante è un dendrogramma che ci consente di modificare l'algoritmo per fornire una classificazione per il numero di individui, sesso e classe di età. Per il ghepardo, abbiamo un'accuratezza costante del> 90 percento per l'identificazione individuale.
L'anno scorso, siamo stati contattati dal Journal of Visualized Experiments (JoVE) pubblicare un articolo. JoVE è il primo diario video scientifico peer-reviewed al mondo e ci ha offerto l'occasione ideale per comunicare FIT in JMP per ghepardi a un vasto pubblico.
La nostra carta in JoVE dettagli l'intero processo di FIT per il ghepardo, con riprese video dalla Namibia: Jewell, ZC, Alibhai, SK, Weise, F., Munro, S., Van Vuuren, M., Van Vuuren, R. Individuare i ghepardi: identificare gli individui con le loro impronte . J. Vis. Exp. , e54034, doi: 10.3791 / 54034 (2016).
Inizia il monitoraggio sul campo!
L'algoritmo FIT per ghepardo è attivo e funzionante sul campo. La studentessa del Duke University Kelly Laity, sotto la supervisione del professor Stuart Pimm, N / a'an ku sê e WildTrack, ha categorizzato la qualità delle impronte che possono essere utilizzate dalla FIT. Ora applicheremo la tecnica per monitorare il ghepardo nei siti di lavoro sul campo di N / a'an ku sê e siamo sicuri che inizierà a far luce sui numeri veri e sulla distribuzione del ghepardo.
Gli algoritmi FIT per molte altre specie sono in cantiere e, insieme a molte tecnologie emergenti in conservazione, ingegneria, scienza forense, informatica e altre discipline, possono iniziare a mappare meglio le specie.
Andando avanti, se vogliamo mettere da parte la terra per altre specie, dovremo fare un uso più efficiente della terra che abbiamo. Avremo bisogno di nuove tecnologie per intensificare l'agricoltura e sviluppare strategie innovative di ingegneria architettonica per rendere le città più salubri e luoghi migliori in cui vivere.
Earth Day è un giorno per pensare alle sfide che affrontiamo. Il modo in cui li affrontiamo determinerà, semplicemente, il nostro futuro sulla Terra. La chiara visione di EO Wilson è un inizio meraviglioso.
Per saperne di più su WildTrack, ecco una rapida occhiata alla nostra missione:
https://youtu.be/fHVXalA8tDY
