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机器学习可以帮助科学家理解为什么鸟类吃塑料

开心的月饼 2023-12-19 08:46:56 生活常识

太平洋上的海鸟正在吃塑料并将其喂给它们的雏鸟。但我们对鸟类这样做的原因知之甚少。通过对从这些鸟类胃中取出的塑料碎片塑料碎片进行正确分类,研究人员希望能够看到任何可能的趋势指出答案。

机器学习可以帮助科学家理解为什么鸟类吃塑料

在偏远的豪勋爵岛,正在筑巢的肉足海鸥被喂食有毒食物。

当成虫飞越公海开阔的海洋寻找鱼和鱿鱼时,它们却以大量的塑料碎片为食那是漂浮在水面上的。然后,成虫将这些塑料带回巢穴,喂给正在成长的雏鸟。

这种塑料饮食会杀死雏鸡,因为这种材料会将化学物质渗入雏鸡体内,造成内部疤痕并且只会阻止雏鸡吃真正的食物。但成年人吃塑料的确切原因仍不清楚。

一个困难在于,对鸟类吃掉的塑料的类型、颜色和形状的分析历来都是非常主观的,不同的研究人员和不同的研究有所不同。这限制了研究可能开始回答这些问题的任何潜在趋势的能力。

博士。乔比·拉泽尔·霍利斯 (Joby Razzell Hollis) 是自然历史博物馆的研究员,他一直在开发一种方法来标准化塑料污染的评估,例如从肉足海鸥胃中回收的塑料污染。他有一个新的机器学习工具,不仅可以自动测量存在的碎片数量,还可以测量它们的形状、颜色和大小。

“我们知道肉足海鸥等海鸟以及海龟会吃塑料,因为它们误认为塑料是塑料食物,”乔比说。 “对于这些物种,我们未能充分回答的问题之一是塑料为何使其看起来如此有吸引力。”

“他们的目标是某些颜色,还是仅仅只是颜色在海洋中的可见度?这会引发有关觅食方式和策略的问题。但这也可以让我们了解他们是否根据外观针对某些类型的塑料,因此我们知道这些是我们应该尽快从海洋中清除的塑料尽可能。”

该成果很快将在《生态学与进化方法》期刊上发表Methods in Ecology and Evolution,但已经可用在线。

为什么鸟类会吃塑料?

尽管人们越来越认识到塑料污染对自然世界的影响,但几乎没有证据表明该问题正在缓解。

全球塑料产量逐年持续增长,而进入海洋的塑料数量也持续增加。据估计,每天有多达 2000 万件新塑料进入海洋。

这种污染不会消失,而是碎片化并分解成更小的块,对海洋环境产生各种影响。 微塑料被浮游生物吃掉并沿着食物链传递,而较大的碎片通常被鸟类、海龟、鱼类和鲸鱼。

虽然这不利于这些动物的健康,但不太清楚的是实际情况影响这些物种。例如,动物吃的塑料越多,存活率就越低,这就不那么简单了。

“目前尚不清楚塑料质量造成的危害最大,”乔比解释道。 “之前的研究尚未表明塑料摄入量与对鸟类造成的伤害之间存在统计学上的显着关系。”

“更有可能的是,它还取决于化学成分,甚至尺寸和形状。”

当人们试图衡量这些特征时,问题就出现了。例如,看到一块灰白色塑料的人可能会说它是不同的白色、灰色或米色。很难知道人们是否以同样的方式描述颜色,这太主观了。

但即使涉及到我们可能认为客观的基本方面,例如从鸟身上回收的塑料件数量,也可能存在不一致的情况。在计算数百个小碎片时,人们总是会犯错误,并且可能需要很长时间来测量和计算每个碎片的尺寸和形状。

这就是 Joby 想要标准化的内容。通过从鸟类胃中取出塑料碎片并用色彩校正卡给它们拍照,乔比能够利用机器学习和图像处理创建一个自动化系统来对碎片进行计数和分类。这使他不仅能够在十分钟内处理数百张包含数千个塑料碎片的图像,而且能够以一种可以在世界任何地方复制的方式进行处理。

“这个过程——我已经在发表论文的过程中公开了代码——可以应用于在相对相似的条件下拍摄的任何照片,”乔比说。 “因此,它应该为其他研究人员提供一种获取相同类型数据的方法,并且在研究人员和团体之间以一致的方式获取。”

试点研究的结果已经表明,肉足海鸥食用的塑料成分发生了变化年复一年。虽然还没有足够的数据来弄清楚这种转变背后的原因,但希望在接下来的几年里,科学家们将能够更好地发现和分析这些变化。

“我们希望这将显着提高我们未来监控这些物体属性的能力,”他说。乔比说,“并且让它更快、更可靠,这样我们就可以更好地了解海洋中塑料的情况。”


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