Studenci z Politechniki Poznańskiej napisali program prognozujący, gdzie na Ziemi pojawi się zakwit sinic. Znaleźli się wśród zwycięzców konkursu NASA Space Apps Challenge
NASA Space Apps Challenge to międzynarodowy maraton pomysłów (hackathon). Uczestnicy w ciągu 48 godzin muszą stworzyć projekt naukowej aplikacji. W zeszłorocznej edycji do konkursu stanęło prawie 30 tysięcy osób. Na podstawie danych udostępnionych przez NASA mieli stworzyć projekt do jednego z kilkunastu wyznaczonych przez agencję zadań. Zadania skupiały się wokół ochrony oceanów, Księżyca, planet czy przestrzeni kosmicznej.
Nagrody przyznano pod koniec stycznia w sześciu kategoriach. Tytuł światowego zwycięzcy w kategorii „Best use of science” (najlepsze wykorzystanie metody naukowej) otrzymała poznańska drużyna The Great Bloom Theory. Zespół z Politechniki Poznańskiej tworzą: Maciej Czyżewski, Kamil Piechowiak i Daniel Nowak.
„Program komputerowy, który studenci napisali w czasie trwania 48-godzinnego hackathonu, potrafi przewidzieć z miesięcznym wyprzedzeniem, w których miejscach na Ziemi pojawi się wykwit sinic. Rozwiązanie w założeniu pozwoli tworzyć symulacje wpływu zmian w środowisku na zakwit” – poinformowali serwis PAP „Nauka w Polsce” przedstawiciele Politechniki Poznańskiej.
Trafność prognozy sięga 92 proc. Program wykorzystuje uczenie maszynowe i dane z programu NASA MODIS-Aqua. Satelity tego programu okrążają Ziemię raz na dzień lub dwa i mierzą widmo światła. Dzięki temu można dowiedzieć się na przykład jakie jest stężenie chlorofilu w poszczególnych częściach oceanu.
Sinice są zdolne do tlenowej fotosyntezy i zawierają chlorofil – dawniej uważano je za rośliny, lecz należą do bakterii. Zamieszkują wszelkie możliwe środowiska na Ziemi, od Antarktydy po Saharę. Najlepiej jednak czują się w wodzie: można spotkać je we wszystkich zbiornikach słodkich i słonych. Gdy sprzyjają im warunki, masowo się rozmnażają, tworząc zakwity.
Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=yj6eP1MWnvo
Źródło: Maciej A. Czyżewski / YouTube
Gdy zakwit się skończy, a sinice obumrą i opadną na dno, rozkładane są przez bakterie tlenowe. To zużywa tlen, którego zaczyna brakować innym organizmom. Przy braku tlenu resztki sinic rozkładają bakterie beztlenowe, które uwalniają szkodliwy siarkowodór. W ten sposób powstawać mogą w morzach martwe strefy – obszary o obniżonej ilości tlenu lub pustynie tlenowe, w których zamiera życie.
W Bałtyku sinice mają dogodne warunki do bytowania. Wymiana wody przez cieśniny duńskie jest bardzo ograniczona, a do morza trafiają bogate w azot i fosfor związki: nawozy z pól i ścieki komunalne.
Sinice wytwarzają rozmaite toksyny, których zidentyfikowano ponad sto. Większość z nich jest słabo poznana, ale są wśród nich związki podrażniające skórę (dermatotoksyny), uszkadzające wątrobę (hepatotoksyny), czy układ nerwowy (neurotoksyny). Dlatego sinice stają się powodem zamknięcia plaż przez Sanepid.
„Nasze rozwiązanie oparte na uczeniu maszynowym przewiduje szkodliwe zakwity w taki sposób, który może ułatwić odkrycie współzależności pomiędzy znanymi już przyczynami. Mamy nadzieję, że w przyszłości, dzięki takim przewidywaniom, będzie można w skali lokalnej zapobiegać zakwitom” – piszą badacze na stronie NASA Space Apps Challenge.