16/06/2024
0Карта, составленная по результатам поиска дроном Encephalartos Woodii в лесу Нгойе в Южной Африке. © C-LAB, CC BY-NC
“Несомненно, это самый одиночный организм в мире”, – написал палеонтолог Ричард Форти в своей книге об эволюции жизни.
Речь идет о Encephalartos woodii (E. woodii или Энцефаляртос Вуда), растении из Южной Африки. E. woodii – представитель семейства цикадовых, тяжелых растений с толстым стволом и большими жесткими листьями, образующими величественную крону. Эти живучие растения пережили динозавров и многочисленные массовые вымирания. Когда-то широко распространенный вид, сегодня является одним из самых уязвимых видов, существование которых на планете “висит на волоске”.
Единственный известный дикий вид E. Woodii был обнаружен в 1895 году ботаником Джоном Медли Вудом во время его ботанической экспедиции в лесу Нгойе в Южной Африке. Он прочесал окрестности в поисках других видов, но ни один из них не был найден. В течение следующих нескольких десятилетий ботаники удаляли стебли и отростки и выращивали их в садах.
Опасаясь, что последний стебель будет уничтожен, Департамент лесного хозяйства изъял его из дикой природы в 1916 году и поместил в защитный вольер в Претории, Южная Африка, в результате чего растение вымерло в дикой природе. С тех пор растение размножается по всему миру. Однако E. woodii стоит перед лицом экзистенциального кризиса. Все растения являются клонами экземпляра из Нгойе. Все они – самцы, а без самки естественное размножение невозможно. История E. woodii – это история выживания и одиночества.
Исследования были вдохновлены дилеммой одинокого растения и возможностью того, что женская особь все еще может быть где-то рядом. Они попытались отыскать её в лесу Нгойе, опираясь при этом на исследование использование технологий дистанционного зондирования и искусственного интеллекта.
Лаура Синти смотрит на клон E. Woodii в Кью Гарденс. C-LAB, CC BY-NC
Эволюционный путь цикад
Цикады – самые древние из ныне живущих растений, их часто называют “живыми ископаемыми” или “растениями-динозаврами”, поскольку история их эволюции восходит к каменноугольному периоду, примерно 300 миллионов лет назад. В мезозойскую эру (250-66 миллионов лет назад), также известную как эпоха цикад, эти растения были повсеместно распространены, процветая в теплом и влажном климате, характерном для того времени.
Хотя они похожи на папоротники или пальмы, цикады не относятся ни к тем, ни к другим. Цикады относятся к группе гимноспермов, в которую входят хвойные деревья и гинкго. В отличие от цветковых растений (ангиоспермов), цикады размножаются с помощью шишек. Невозможно отличить самца от самки, пока они не созреют и не выпустят свои великолепные шишки.
Женские шишки обычно широкие и круглые, а мужские – вытянутые и более узкие. Мужские шишки производят пыльцу, которую насекомые (долгоносики) переносят на женские шишки. Этот древний способ размножения остается практически неизменным на протяжении миллионов лет.
Мужские шишки вытянутые и узкие. DerekTeo/Shutterstock
Несмотря на свою долговечность, сегодня цикады считаются самыми исчезающими живыми организмами на Земле, а большинство видов находятся под угрозой исчезновения. Это объясняется их медленным ростом и репродуктивным циклом, на созревание которого обычно уходит от десяти до 20 лет, а также потерей среды обитания из-за вырубки лесов, выпаса скота и чрезмерного сбора. Цикады стали символом ботанической редкости.
Их поразительный внешний вид и древняя родословная сделали их популярными в экзотическом декоративном садоводстве, что привело к нелегальной торговле. Редкие цикады могут стоить непомерно дорого – от 620 долларов США (495 фунтов стерлингов) за см, а некоторые экземпляры продаются за миллионы фунтов стерлингов. Браконьерство на цикады – угроза их выживанию.
Среди наиболее ценных видов – E. woodii. Он охраняется в ботанических садах с помощью таких мер безопасности, как клетки с сигнализацией, призванные отпугивать браконьеров.
ИИ в небе
В поисках самки E.woodii ученые использовали инновационные технологии, чтобы исследовать участки леса с вертикальной точки обзора. В 2022 и 2024 годах беспилотники обследовали территорию площадью 195 акров или 148 футбольных полей, создав подробные карты из тысяч фотографий, сделанных дронами. Это все еще небольшая часть леса Нгойе, площадь которого составляет 10 000 акров.
Пример неподвижных изображений, использованных для обучения программного обеспечения искусственного интеллекта. C-LAB, CC BY-NC
Система искусственного интеллекта повысила эффективность и точность поисков. Поскольку E. woodii считается вымершим видом в дикой природе, в процессе обучения модели ИИ использовались синтетические изображения, чтобы улучшить ее способность распознавать цикады по форме в различных экологических условиях с помощью алгоритма распознавания изображений.
Виды растений во всем мире исчезают с угрожающей скоростью. Поскольку все существующие экземпляры E. woodii являются клонами, их потенциал генетического разнообразия перед лицом изменений окружающей среды и болезней ограничен.
В качестве примера можно привести Великий голод в Ирландии 1840-х годов, когда однообразие клонированного картофеля усугубило кризис, или уязвимость клонированных бананов Кавендиш перед болезнью Панама, которая угрожает их производству, как это случилось с бананом Грос Мишель в 1950-х годах.
Нахождение самки означает, что E. woodii больше не находится на грани вымирания и может возродить вид. Самка обеспечит половое размножение, внесет генетическое разнообразие и ознаменует прорыв в деле сохранения вида.
E. woodii – это отрезвляющее напоминание о хрупкости жизни на Земле. Но наши поиски самки E. woodii показывают, что даже для самых исчезающих видов есть надежда, если действовать достаточно быстро.
