動植物の高いレベルの生物多様性は、適切に機能する生態系の基礎です。 AI 支援手法を使用して作成された植物多様性の世界地図は、地球上の植生におけるこの多様性がどのようなものであるかを示しています。また、植物の多様性が他の場所よりもある場所で顕著である理由と、どの要因が特に影響を与えるかについての情報も提供します。
進化の過程で、数え切れないほどの植物種や亜種が形成されてきましたが、その目的は常にそれぞれの環境に完全に適応し、より効果的に拡散できるようにすることです。樹木であれ、ヤシの木であれ、草であれ、それぞれの植物種は独自の方法で発達し、時間をかけて環境の変化や競争相手や捕食者の戦略に適応する必要がありました。したがって、何百万年もの進化を経て、圧倒的な数の植物種を振り返ることができるのも不思議ではありません。
AIによるパターン認識
地球規模の生物多様性のこの重要な部分を理解して保存するには、植物の多様性の詳細な地図が必要です。これにより、たとえば、種の多様性と環境条件との関連性を確立できます。地球上の植物相の多様性をこのようにマッピングすることで、現在の生物多様性と気候危機を考慮した変化を評価することも可能になります。さまざまな種の発生を記録したリストや植生図はすでに存在しますが、これらは範囲、精度、完全性において大きく異なります、とゲッティンゲン大学の Lirong Cai 氏と彼の同僚は説明します。
そこで科学者らは、生物多様性の大規模モニタリングと植物多様性の起源に関する研究の基礎となる、植物多様性の世界地図を作成するという課題を自らに課した。基礎として、彼らは 830 の植物相と 300,000 の植物種の分布からなる独自の世界的データセットを使用しており、これらは 10 年間にわたって編集されています。環境要因との関連性の可能性を明らかにするために、チームはいわゆるニューラル ネットワークを使用しました。これは、機械学習を使用して複雑な関係のパターンを認識するため、以前に使用されていた線形モデルよりも植物の多様性と環境条件との関係をより適切に表現できます。種間の関係も考慮することで、蔡氏と彼のチームは、各地理的地域で見られる植物種の進化の歴史を組み込むことができました。
多様性はどのようにして生まれるのでしょうか？
その結果は有望である。「地球規模の予測は、植物の多様性が地球上にどのように分布しているかを前例のないほど詳細かつ正確に示している」とゲッティンゲン大学の第二著者ホルガー・クレフトは報告している。現在の気候の影響は、植物の多様性にとって最も重要な原動力であることが証明されています。このモデルは、豊富な水と太陽エネルギー、および気候の季節変動が少ないことが、さまざまな植物の豊富な生育に寄与していることを特定しました。植物の多様性が最も高いのは、中央アメリカ、アンデス、マダガスカル、中国南部などの熱帯地域だけでなく、アフリカ岬や地中海周辺地域などの一部の地中海地域でも見られます。
しかし、これらの地域が植物多様性の正真正銘の世界的中心地となっているのは、恵まれた気候以外に何が特別なのだろうか？研究者らによると、これは熱帯アンデス、東アフリカの高地、アジアのさまざまな山地などで過去数百万年にわたって起こった造山などの地質学的過程によるものであるという。 「造山過程は、山岳地帯の土壌組成、栄養分、地域の気候を常に変化させます。これにより、植物の系統が多様化して近隣地域から定着できる、新たな不均一な生息地が生み出されます」と蔡氏らは説明する。
生物多様性を念頭に置く
植物多様性の世界地図は、これらの関連性を確認しただけでなく、地球規模の生物多様性を評価し、適切な保護措置を開始するさらなる機会を開きます。 「現在の状況下で一定数の種がどこに生息すると予想されるかを知ることで、気候や土地利用の変化による将来の発展を予測できるだけでなく、乱獲や外来種の導入による影響を認識することもできる」と主著者のパトリック・ワイゲルト氏は結論付けている。ゲッティンゲン大学。
出典: Georg-August-Universität Göttingen、専門記事: New Phytologist、 doi: 10.1111/nph.18533
