为了给世界上最孤独的雄性寻找伴侣，科学家用上了人工智能和无人机

2024-08-10 06:08

图片来源：Purves, M., CC BY-SA/wikipedia

撰文 | 劳拉·辛蒂（Laura Cinti）

翻译 | 刘雨彤

编辑 | 二七

“毫无疑问，这是世界上最孤独的生物”，古生物学家理查德·福提（Richard Fortey）在一本关于生命演化的书中写道。

他提到的这棵植物来自南非，名叫伍德氏非洲铁（Encephalartos woodii），是苏铁科植物的一种。它的树干粗壮，叶片硕大而坚硬，形成了雄伟的树冠。这些顽强的生命曾经历过恐龙时代，也从许多次大灭绝中幸存。它们曾经分布广泛，但如今已成为地球上最受威胁的物种之一。

目前已知唯一的野生伍德氏非洲铁是由植物学家约翰·梅德利·伍德（John Medley Wood）于1895年在南非翁戈耶森林（Ngoye Forest）进行植物考察时发现的。他尝试在附近区域寻找这种植物的其他个体，但一无所获。在接下来的几十年里，植物学家还将这棵非洲铁的树干和分株移植到了花园中。

图片来源：Purves, M., CC BY-SA/wikipedia

1916年，由于担心这棵最后的野生伍德氏非洲铁遭受破坏，当地林业部门将其整体移植到了南非比勒陀利亚的一处保护区中。自此，伍德氏非洲铁在野外宣告灭绝。此后，虽然这种植物在世界各地不断繁殖，然而它依然面临着生存危机，因为所有植物都是从翁戈耶森林的那一棵克隆出来的——它（们）都是雄株，没有雌株就无法自然繁殖。伍德氏非洲铁就这样一直孤独地活着。

有感于这棵孤独植物的生存困境，以及雌株尚存的可能性，我们的团队采用了遥感技术和人工智能，以期在翁戈耶森林中寻找雌性苏铁的踪迹。

苏铁的演化之旅

苏铁是现存最古老的植物类群，其历史可以追溯到约3亿年前的石炭纪，因此经常被称为“活化石”或“恐龙植物”。在中生代（约2.5亿~0.66亿年前，也被称为苏铁植物时代），这些植物曾广泛分布，在当时温暖潮湿的环境中茁壮生长。

虽然长得很像蕨类植物或棕榈，但苏铁与这两种植物的亲缘关系并不近。苏铁属于裸子植物，这一类群还包括松树和银杏。与被子植物不同，苏铁依靠球果繁殖。在苏铁成熟并结出华丽的球果之前，是无法辨别其雌雄的。

苏铁雌株的球果通常又宽又圆，而雄株的球果看起来更细长。雄株的球果产生花粉后，由昆虫（例如一些象甲）带给雌株的球果。这种古老的繁殖方式在数百年来基本没有改变。

雄株的球果（图片来源：Purves, M., CC BY-SA/wikipedia）

尽管苏铁的寿命很长，但它们如今已被列为地球上最濒危的生物之一，其中的大多数物种正濒临灭绝。这是因为它们生长缓慢、繁殖周期长，通常需要10~20年才能成熟，加之森林砍伐、放牧和过度采集等因素破坏了它们的栖息地，苏铁已经成为稀有植物的象征。

引人注目的外表和古老的血统使苏铁在以异国风情为卖点的园艺中大受欢迎，但也因此带来了非法贸易。一些稀有的苏铁品种，每厘米售价高达495英镑（约合620 美元），有的单株售价就能高达数百万英镑。这种偷猎对苏铁的生存构成了威胁。

其中，价值最高的品种就是伍德氏非洲铁。为了阻止偷猎者，植物园采取了许多安全措施，例如带有警报装置的围笼。

天空中的AI系统

在寻找雌性伍德氏非洲铁的过程中，我们运用了创新技术，从便于观察的垂直视角探索森林区域。2022年和2024年，我们的无人机勘测覆盖了约0.79平方千米（相当于148个足球场大小）的区域，通过无人机拍摄的上千张照片绘制了详细的森林地图。但相比于占地约40平方千米的翁戈耶森林来说，这还只是冰山一角。

我们的AI系统提高了搜索的效率和准确性。由于伍德氏非洲铁被认为在野外已经灭绝，我们使用合成图像训练AI模型，以通过图片识别算法提高它在不同的生态环境中根据形状辨认苏铁的能力。

全球的植物物种正在以惊人的速度走向灭绝。由于所有现存的伍德氏非洲铁都是无性繁殖的个体，它们面对环境波动和疾病侵袭时，所展现的遗传多样性潜力极为有限。

一个遗传多样性影响的著名例子是19世纪40年代的爱尔兰大饥荒，当时土豆的品种单一加剧了这场危机。同样，无性繁殖的香芽蕉易受黄叶病的影响，20世纪50年代大麦克香蕉（Gros Michel banana）就曾因感染病毒导致严重减产。

找到一株雌性伍德氏非洲铁将意味着这一物种不再处于灭绝的边缘，并且可能为其复苏带来曙光。有了雌株，伍德氏非洲铁就可以进行有性繁殖，从而引入遗传多样性，这将是保护工作的一项突破性进展。

伍德氏非洲铁是对地球上生命脆弱性的一次深刻警示。但是，我们寻找雌性伍德氏非洲铁的努力证明，如果我们的行动足够快，即便是最濒危的物种也能有希望。

封面来源：pixabay

原文链接：

https://theconversation.com/searching-for-a-female-partner-for-the-worlds-loneliest-plant-232088

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