Szybkie rozprzestrzenianie się obcych gatunków wzdłuż rzek stanowi coraz większe wyzwanie dla ekosystemów. Wypierają one rodzimą florę i faunę, zaburzają równowagę przyrodniczą i generują koszty dla gospodarki. Coraz więcej badań wskazuje, że połączenie dronów i sztucznej inteligencji może stać się skuteczną odpowiedzią na ten problem, oferując precyzyjny i powtarzalny monitoring nawet na trudno dostępnych terenach.

Dlaczego inwazyjne gatunki są problemem?

Inwazyjne gatunki to rośliny, zwierzęta lub mikroorganizmy wprowadzone do nowych środowisk w sposób celowy lub przypadkowy. W sprzyjających warunkach szybko się rozprzestrzeniają, wypierając rodzimą faunę i florę. Wzdłuż rzek problem jest szczególnie widoczny – woda stanowi naturalny korytarz migracji nasion i organizmów, a brzegi często są miejscem ich szybkiej kolonizacji.

Tradycyjne metody wykrywania polegają na pracy zespołów terenowych, które pieszo lub z łodzi dokonują obserwacji, pobierają próbki i nanoszą dane na mapy. To proces wymagający czasu, doświadczenia i często ograniczony do niewielkich obszarów.

Toksyczne rośliny w Polsce. Na te gatunki uważaj podczas spaceru z psem

Drony i AI – nowa jakość w monitoringu

Coraz więcej badań potwierdza, że połączenie dronów (UAV – Unmanned Aerial Vehicle) i sztucznej inteligencji daje obiecujące efekty w wykrywaniu inwazyjnych gatunków.

W czasopiśmie Drones (marzec 2023) opisano skuteczną identyfikację dwóch roślin inwazyjnych – milkweed i blanket flower – na zdjęciach RGB z dronów. Wykorzystując wskaźniki TGI i SSI, uzyskano do 76 % dokładności detekcji.

Z kolei przegląd systematyczny opublikowany w Methods in Ecology and Evolution (2024) wskazuje, że drony stają się coraz popularniejszą, tańszą i skalowalną alternatywą dla tradycyjnych metod terenowych. Autorzy podkreślają jednak, że konieczna jest standaryzacja procedur i opracowanie ram porównywalności danych.

Inne badanie, opublikowane w Remote Sensing (2023), dotyczyło wykrywania inwazyjnej rośliny purple loosestrife z wykorzystaniem modeli U-Net i LinkNet (ResNet-152). Osiągnięto tam dokładność od 88 % do 94 %, co potwierdza, że AI może być skutecznym narzędziem w walce z gatunkami obcymi.

Jak działa algorytm?

Algorytmy uczą się na oznaczonych wcześniej próbkach zdjęć – rozpoznają kształt liści, barwę kwiatów czy charakterystyczne cechy strukturalne roślin. Dzięki temu mogą wykryć nawet niewielkie skupiska gatunków inwazyjnych w trudno dostępnych miejscach.

Korzyści w porównaniu z metodami tradycyjnymi

Połączenie dronów i AI daje kilka istotnych przewag nad klasycznym monitoringiem:

• Szybkość – jeden lot drona może pokryć obszar kilku kilometrów wzdłuż rzeki w ciągu kilkunastu minut.
• Precyzja – zdjęcia o rozdzielczości kilku centymetrów na piksel pozwalają na identyfikację roślin bez konieczności schodzenia w teren.
• Bezpieczeństwo – eliminuje konieczność wchodzenia w gęste zarośla czy niebezpieczne obszary zalewowe.
• Powtarzalność danych – loty mogą być wykonywane regularnie w tych samych trasach, co pozwala analizować dynamikę rozprzestrzeniania się gatunków.

Ograniczenia w praktyce

Mimo dużego potencjału, skuteczność tej technologii zależy od kilku czynników:

• warunków pogodowych (wiatr, opady, temperatura),
• oświetlenia i zacienienia terenu,
• sezonowości roślin – najlepsze efekty uzyskuje się w okresie kwitnienia lub pełnego rozwoju liści,
• lokalnych różnic w wyglądzie gatunków, które mogą wymagać dostosowania modeli AI.

Potencjał wdrożenia

Monitoring lotniczy z wykorzystaniem dronów i AI mógłby wspierać służby ochrony przyrody oraz administrację w planowaniu działań eliminacyjnych. Dodatkowym atutem jest możliwość integracji danych z systemami GIS, co pozwala nie tylko wskazać lokalizacje gatunków inwazyjnych, ale też ocenić ich wpływ na obszary chronione czy infrastrukturę.

Wyzwania do pokonania

Aby w pełni wykorzystać tę technologię, potrzebne są:

• inwestycje w sprzęt i oprogramowanie,
• dostęp do przestrzeni powietrznej nad terenami cennymi przyrodniczo,
• stworzenie lokalnych baz zdjęć referencyjnych do trenowania algorytmów,
• integracja monitoringu lotniczego z działaniami terenowymi.

Szansa na przewagę w ochronie przyrody

Drony z AI mogą stać się ważnym narzędziem w walce z gatunkami inwazyjnymi, szczególnie w kontekście ochrony bioróżnorodności i adaptacji do zmian klimatycznych. Zastosowanie tej technologii mogłoby pozwolić na szybsze reagowanie, skuteczniejsze działania prewencyjne oraz ograniczenie strat ekologicznych i ekonomicznych.

Zobacz też: High-tech kontra wycinka: jak AI nasłuchuje złodziei drzew

Źródło: Drones (MDPI, 2023), Methods in Ecology and Evolution (Wiley, 2024), Remote Sensing (MDPI, 2023)

Fot.: Canva

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.