Исследователи оцифровывают пыльцу 18 000 видов растений.

от

Группа исследователей из Института тропических исследований Смитсоновского института оцифровывает изображения пыльцы более чем 18 000 видов тропических растений. Работа [опубликована](https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ppp3.70073) в журнале PLANTS, PEOPLE, PLANET.

Эти изображения используются для обучения модели машинного обучения распознавать пыльцевые зёрна — задача, которая обычно занимает сотни часов работы экспертов под микроскопом. Изображения также позволят провести широкий спектр новых анализов пыльцы. База данных под названием PollenGEO будет размещена в свободном доступе в интернете.

Коллекция пыльцы Смитсоновского института, хранящаяся в Институте тропических исследований Смитсоновского института (STRI) и Национальном музее естественной истории Смитсоновского института, содержит более 18 000 видов, что делает её одной из крупнейших коллекций пыльцы в мире.

Справочные базы данных по пыльце, такие как PollenGEO, могут потенциально выполнять множество функций во многих областях науки и медицины. Например, быстрая и точная идентификация пыльцы может помочь в диагностике аллергии на пыльцу, определить происхождение одежды на месте преступления, помочь исследовать, как древние леса реагировали на изменение климата, и датировать углеводородные месторождения.

Ценность пыльцы в палеонтологии обусловлена её долговечностью: некоторые пыльцевые зёрна сохраняются сотни миллионов лет, позволяя заглянуть в историю Земли, точную как по времени, так и по пространству. Кроме того, пыльца каждого вида растений уникальна и отличается от пыльцы других видов.

Ранее специалисты идентифицировали пыльцевые зёрна одно за другим под микроскопом, используя в качестве справочных материалов иллюстрированные справочники. Этот процесс очень трудоёмкий и может быть особенно сложным в тропиках, где насчитывается тысячи видов растений, многие из которых ещё не идентифицированы. Также сложно определить пыльцу в древних слоях породы, поскольку многие виды растений, которые производили пыльцу, сейчас вымерли.

Чтобы решить эти проблемы, более 30 исследователей и студентов из STRI под руководством штатного палинолога Карлоса Харамилло оцифровывают всю палинологическую коллекцию Смитсоновского института; они загружают более 40 миллионов фотографий пыльцевых зёрен известных видов растений для создания обширной базы данных. Этот набор данных будет использоваться для обучения моделей искусственного интеллекта, помогающих в идентификации пыльцы.

Большинство образцов взято из коллекции Грэма по палинологии, подаренной STRI в 2008 году, которая содержит около 18 000 видов преимущественно тропической пыльцы на более чем 23 000 предметных стёклах микроскопа, каждое из которых сопровождается индексной карточкой с описанием образца. Около 100 волонтёров, работающих через Смитсоновский транскрипционный центр, помогли ввести информацию с карточек в базу данных.

Коллекция также включает в себя коллекцию Джоан Новик, коллекцию острова Барро-Колорадо, сделанную Дэйвом Рубиком и Энрике Морено, коллекцию из Амазонии, сделанную Полом Коллинво, и коллекцию Сиан Каан, которая содержит 650 видов из юго-восточной Мексики. Кроме того, примерно 1 000 образцов ископаемой пыльцы были отсканированы из музейных коллекций Национального музея естественной истории.

Обучение модели искусственного интеллекта для использования этой обширной базы данных для идентификации образцов потребовало сотрудничества экспертов в различных областях — от ботаники до информатики. Доцент Суранги Пунясена из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне создаёт среду искусственного интеллекта.

Команда Харамилло является частью проекта по бурению в бассейне Амазонки — крупномасштабного проекта, использующего пыльцу в буровых кернах со всей Амазонки для изучения истории леса. В этом проекте участвуют исследователи из нескольких учреждений, таких как Федеральный университет Мату-Гросу и Федеральный университет Акри в Бразилии, а также Открытый университет.

Доступность PollenGEO и других онлайн-баз данных по пыльце превратит идентификацию пыльцы из одиночной деятельности за микроскопом в цифровой и универсально доступный процесс.

Андрес Диас представил [вебинар](https://stri.si.edu/story/microscopic-science) на испанском языке о процессе оцифровки 40 миллионов изображений пыльцы.

Предоставлено
[Смитсоновским институтом тропических исследований](https://phys.org/partners/smithsonian-tropical-research-institute/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте