Datamodell spår framtidens natur

Danske forskere har utviklet en datamodell som kan brukes til å hoppe inn i framtiden. I modellens virtuelle verden kan man utforske hva menneskeskapte endringer vil bety for dyrelivet.

Publisert
Datamaskiners regnekraft har de siste årene gjennomgått en rivende utvikling. Det har forskerne brukt til å skape komplekse simuleringer av naturen. Modellene er en slags virtuelle eksperimenter. Derfor gir de helt nye mulighetene for å forstå og forutsi endringer i fremtiden. (Foto: (Illustrasjon: Colourbox))
Datamaskiners regnekraft har de siste årene gjennomgått en rivende utvikling. Det har forskerne brukt til å skape komplekse simuleringer av naturen. Modellene er en slags virtuelle eksperimenter. Derfor gir de helt nye mulighetene for å forstå og forutsi endringer i fremtiden. (Foto: (Illustrasjon: Colourbox))

Virtuell verden:

Den virtuelle verdenen i modellene er bygget ut fra opp de samme grunnprinsippene som brukes i moderne dataspill.

Landskapene er virkelighetstro fordi de er basert på kartmateriale der blant annet ulike avlinger er lagt inn.

Utviklingen av modeller møter utfordringer:

Det å utvikle av modeller for det danske dyrelivet er så omfattende noen forskere har kalt det «verdens mest ambisiøse agentbaserte prosjekt».

Det skyldes blant annet at modellen er svært tidkrevende å utvikle. Men med seks ferdigutviklede arter er Toke Thomas Høye og kollegene hans kommet langt nok til at systemet kan brukes til å løse mange forskjellige oppgaver.

Dessuten krever utviklingen av modellene godt underbyggede feltstudier. Her oppstår et dilemma.

– Modellen kan særlig hjelpe de truede eller sjeldne artene, men den krever gode beskrivelser av dyrene, og det har vi ofte ikke, sier Høye.

Hva betyr det for naturen at man for eksempel endrer landbruksstøtten, bruker andre sprøytemidler eller bygger en motorvei? Hittil har forskerne måttet bruke tidkrevende og dyrt feltarbeid for å svare på slike spørsmål.

Men fremover blir det lettere. Basert på virkelighetens verden har forskere fra Aarhus universitet skapt en avansert datamodell som faktisk gjør det mulig å simulere forskjellige framtidsscenarier.

Resultatet er nettopp offentliggjort i det vitenskapelige tidsskriftet Ecological Indicators.

– Scenariene gir et realistisk bilde av hvordan ulike endringer på sikt vil påvirke forskjellige dyrearter. For eksempel hvordan forskjellige sprøytemidler påvirker dyrene, både direkte og indirekte, gjennom maten de spiser, forklarer Toke Thomas Høye fra Institut for Bioscience på Aarhus universitet i Danmark.

Tar utgangspunkt i individer

Modellen er en såkalt agentbasert modell, også kalt en simuleringsmodell.

Slike modeller tar utgangspunkt i enkelte individer og blir stadig oftere brukt til å løse utfordringer innenfor blant annet medisin, sosiologi, markedsføring og biologi.

Fordelen er at de gir mer pålitelige spådommer enn modeller som tar utgangspunkt i en hel art eller bestand og derfor antar at alle individer oppfører seg likt.

Minner om et dataspill

Høyes modell bygger på opplysninger fra feltstudier – i dette tilfellet av enkelte dyr og leveområdene deres.

De enkelte dyrenes komplekse atferdsmønstrene legges inn i modellen, og man programmerer dem til å reagere naturlig og forskjellig på omgivelsene.

– Modellen minner om et dataspill: Den fungerer som en virtuell verden hvor for eksempel rapphøner, sanglerker, markmus og harer leter etter mat, yngler og prøver å unngå fiender. Dermed kan modellene simulere hvordan individene vil reagere hvis man endrer på levevilkårene deres. For eksempel hvis man bygger en vei gjennom leveområdene deres, forteller Høye.

Modeller for seks dyrearter er ferdigutviklet

En agentbasert modell kan inneholde flere millioner individer samtidig, men arbeidet med å bygge opp de komplekse modellene er svært tidkrevende.

På det feltet er biologien faktisk et område hvor forskerne er kommet langt med utviklingen, forteller Høye.

Han og kollegene hans har ferdigutviklet modeller for i alt seks ville dyrearter:

  • sanglerke
  • rapphøne
  • markmus
  • hare
  • en art edderkopp
  • en art løpebille

Dessuten er modeller for ytterligere tre arter under utvikling, blant annet en truet dagsommerfugl, og den vanlige huskatten (som sannsynligvis har stor betydning for mange ville fuglearter).

Her vises en simulering av larver (lyseblå), pupper (lysegrønn) og voksne (mørkeblått) individer av løpebillen Bembidion lamproer. Bildene er tatt med ti dagers mellomrom over en periode på syv år, og de forskjellige dyrene er programmert inn som uavhengige individer som beveger seg rundt i landskapet som små prikker. Individene oppfører seg forskjellig avhengig av de forholdene de blir utsatt for. For eksempel hva som dyrkes på ulike områder. (Video: Toke Thomas Høye)

Indekser hjelper beslutningstakerne

Høye og kollegene hans har også utviklet en indeks som gjør det lettere for beslutningstakere eller naturforvaltere å bruke modellene til å velge de beste løsningene blant for eksempel 100 forskjellige scenarier.

Neste skritt for forskerne blir å spre kjennskapet til modellene og indeksen, både blant de fondene som støtter forskningen, og de offentlige institusjonene som skal bruke resultatene.

Høye mener indeksen gjør resultatene mer konkrete og håndgripelige å forstå for ikke-spesialister.

– Aksepten av modellen er stigende, og vi arbeider sammen med flere offentlige institusjoner i inn- og utland om å bruke den til å løse forvaltningsproblemer. Men vi vil jo gjerne at enda flere skal bruke den, avslutter Høye.

____________________

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no

Referanse:

Interpreting outputs of agent-based models using abundance–occupancy relationships, doi.org/10.1016/j.ecolind.2012.01.017