sobota, 25 grudnia 2010

żabki ważniejsze dla ludzi

ResearchBlogging.org
"Co mnie obchodzi jakaś zgnilizna głęboko w lesie?" i tym podobne rozterki częstokroć towarzyszą doniesieniom o działaniach na rzecz ochrony organizmów dalekich od tego, co przeciętny człowiek uważa za estetyczne i istotne. Nie ulega wątpliwości spadek bioróżnorodności dotykający wielu ekosystemów, przejawiający się nie tylko w zagrożeniu wyginięciem takich pokazowych gatunków jak duże ssaki - np. pandy wielkie i tygrysy - ale i maleńkich bezkręgowców (części których pewnie nigdy nawet nie poznamy), stanowiących nieodłączne elementy sieci pokarmowych. Których dobrostan, jak się okazuje, ma ogromny wpływ na dobrostan człowieka.

Tempo wymierania gatunków jest obecnie większe niż kiedykolwiek a przewidywania na najbliższe 50 lat wskazują na 10-100-krotny jego wzrost. Zagrożenie dotyka wiele gatunków bezpośrednio - przez niekorzystne dla nich zmiany w środowisku, konkurencję z człowiekiem o habitat, odławianie i inne czynniki - jak również niebezpośrednio, poprzez ograniczanie liczebności innych gatunków, od których są zależne.

Jednym z gatunków zależnych od innych wciąż pozostaje człowiek. Badacze przyjrzeli się badaniom biorącym pod uwagę wpływ bioróżnorodności na zagrożenie jakie dla człowieka stanowią patogeny. Okazał się on dwojaki.

Po pierwsze, utrata bioróżnorodności powoduje zwiększenie transmisji patogenów pomiędzy systemami ekologicznymi, jak również częstości występowania chorób. Mniejsza bioróżnorodność może oznaczać zmniejszenie udziału w środowisku pewnej ilości gatunków, na rzecz jednego, najlepiej dostosowującego się do zmienionych warunków. Przykładem może być pole uprawne, oznaczające zwycięstwo zbóż (przy nieobecności gatunków uznanych przez nas za niepożądane, nazywanych chwastami), gatunków traw najlepiej dostosowanych do nowych warunków środowiskowych, jakie stworzyło przejście człowieka na osiadły tryb życia i uprawę roli. Nieszczęście zaczyna się wtedy, kiedy gatunek ten jest wektorem (nosicielem) dla groźnego dla nas patogenu - w tej sytuacji pasożytów będzie po prostu więcej, jako, że więcej będzie nosicieli. Większa różnorodność oznacza, iż np. pasożyty mogą trafić na nosicieli, którzy uniemożliwią im dalsze rozprzestrzenianie się (np. na gatunki, których ostateczny żywiciel nie jada).

Porównanie liczby kleszczy będących nosicielami zainfekowanych boreliozą w środowiskach
w których ich żywicielami były myszaki i oposy wirginijskie. W wypadku oposów większość
kleszczy zostaje usunięta, nieliczne stają się nosicielami zarazków.
Grafika: © 2010 Nature Publishing Group
Po co komu jakieś ptaszki? Na co nam gryzonie? Badania wykazały, iż szczególnie narażeni na zakażenie wirusem Zachodniego Nilu byli mieszkańcy tych obszarów USA, w których niskie było zróżnicowanie gatunków ptaków. Innym ciekawym przykładem jest borelioza, której krętki roznoszone są przez kleszcze. Kleszcze roznoszone są przez wiele gatunków ssaków, w tym gryzonie i, należące do dydelfowatych, oposy. Myszaki (ang. white-footed mouse, Peromyscus leucopus) są znacznie lepszymi żywicielami dla kleszczy niż oposy (te potrafią się lepiej przed nimi bronić). Liczebność tych drugich spada, myszaki zaś lepiej radzą w sobie w zmienionych przez człowieka ekosystemach, na czym korzystają kleszcze i zarazki wywołujące boreliozę.

Czym by był świat, ogołocony
Z miejsc mokrych i miejsc dzikich? Niech będą zawsze,
Niech trwają zawsze, dzikie i mokre;
Niech zawsze będą chwasty i zawsze będzie dziko
Gerald Manley Hopkins

Ten kij ma jednak dwa końce. Zauważono, iż szanse na przeskok nowych patogenów ze zwierząt żyjących na wolności na ludzi wzrastają wraz z bogactwem gatunków ssaków w danym środowisku. Innymi słowy, im większa bioróżnorodność ssaków, tym większa szansa, iż w okolicy pojawi się nowa odzwierzęca choroba. Sytuacja jest jednak dość skomplikowana i w grę wchodzi przypuszczalnie wiele czynników. Obecny kontakt człowieka z tym co dzikie obejmuje częstokroć wycinki lasów pod uprawy i polowanie na dziko żyjące zwierzęta, m.in. dla ich mięsa. W rezultacie, niemal połowa chorób zoonotycznych (pochodzących od innych zwierząt) od 1940 roku zaistniała w wyniku podobnej działalności.

Kiedy do takiego przeskoku dojdzie, sytuację pogarsza mniejsza ogólna bioróżnorodność. Przykładem może być wirus Nipah, przeniesiony przez owocożerne nietoperze na udomowione świnie w Malezji. Duże zagęszczenie osobników jednego gatunku na małej przestrzeni pomogło w przenoszeniu się wirusa wewnątrz chlewni, bliski kontakt tych zwierząt z człowiekiem pozwolił zaś na kolejną transmisję. Badacze sugerują także, iż istotne znaczenie dla rozwoju nowych zagrożeń związanych z patogenami może mieć spadek bioróżnorodności pośród ludzkiej bioty mikrobalnej, na skutek nadużywania przez nas antybiotyków.

Co więc począć w związku z tą dwoistością kontaktów człowieka z resztą świata przyrody? Dbać o różnorodność, przede wszystkim przez pozostawienie jej w spokoju, sugerują badacze.


grafika: kadr z filmu Ashes and Snow


Źródło:
Keesing F, Belden LK, Daszak P, Dobson A, Harvell CD, Holt RD, Hudson P, Jolles A, Jones KE, Mitchell CE, Myers SS, Bogich T, & Ostfeld RS (2010). Impacts of biodiversity on the emergence and transmission of infectious diseases. Nature, 468 (7324), 647-52 PMID: 21124449

piątek, 24 grudnia 2010

d∞

o czym warto pamiętać fałszując dane

Brokuł romanesco przypuszczalnie nie ilustruje prawa Benforda.
Jest jednak pięknym przykładem fraktala, których nigdy dość.
ResearchBlogging.orgPotoczne rozumienie statystyki obfituje w przeinaczenia a ludzie mają tendencję do dostrzegania znaczących wzorców tam, gdzie ich tak naprawdę nie ma. Profesjonalne jej rozumienie również dostarcza wielu kłopotów. Jednocześnie, wszechświat, jako ostateczny rzucający kośćmi, lubi płatać nam figle.

Przykładowo, jak pokazuje przykład rozwinięcia dziesiętnego liczby pi, dostatecznie długi ciąg przypadkowych znaków pozwala na dostrzeżenie w nim niemal dowolnych znaczących wzorców - odpowiednia ilość małp dostatecznie długo stukających w maszyny do pisania pozwoli na napisanie Biblii a astronomiczna liczba planet w połączeniu z astronomiczną skalą czasu dają ogromnie nieprawdopodobnemu zjawisku życia szansę zaistnienia. Wyglądający nieprzypadkowo zestaw wyników podrzucania monetą ORORORORO jest prawdopodobny dokładnie w takim samym stopniu jak nieregularny a więc "przypadkowy" jak OORROROOR. Nasze rozumienie "przypadkowości" jest więc dość płynnym pojęciem - widzenie wzorców jest związane ze specyficznymi dla człowieka mechanizmami percepcji.

Jedną z ciekawszych prawidłowości dotyczących prawdopodobieństwa jest prawo Benforda. Określa się tym mianem fakt zaskakująco uporządkowanego występowania cyfr w wartościach statystycznych zebranych w tak odległych od siebie dziedzinach, jak astronomia, sport czy wyniki wyborów. Na czym dokładnie polega ten fenomen? Wydawać by się mogło, że takie dane jak powierzchnia zbiorników wodnych, częstotliwości obrotów pulsarów czy liczby wylosowane z gazety wykazywać się będą nieuporządkowaniem. Otóż okazuje się, że można określić prawdopodobieństwo z jakim pierwsza cyfra każdej z tych wartości będzie konkretną cyfrą - jest np. 30,1% szans, iż będzie jedynką a tylko 4,9% szans, że będzie dziewiątką. Najprawdopodobniej więc będzie to raczej 1xx niż 4xx. Co ciekawe, reguła ta działa niezależnie od skali, co oznacza, że możemy przekonwertować jednostki na inne a prawidłowość pozostanie.

Tabela rozkładu wartości prawdopodobieństw dla poszczególnych cyfr


Rozkład Benforda został opisany po raz pierwszy w 1881 roku, przez amerykańskiego astronoma Simona Newcomba w 1881 roku, ponownie odkrył go Frank Benford w 1938. Lista znanych od tego czasu wielkości w których sprawdza się prawo Benforda jest imponująca a niedawne badanie tylko ją poszerzyło. Powierzchnie zbiorników wodnych, emisje gazów cieplarnianych poszczególnych krajów, liczby składające się na ciąg Fibonacciego, statystyki futbolowe, najwyższe budynki świata, stałe fizyczne, statystyki dotyczące 250 000 ostatnich trzęsień ziemi, jasności rozbłysków gamma i dane epidemiologicznego 987 chorób zakaźnych w roku 2007.

Co z tego wynika? Znajomość prawidłowości, które powinny pojawiać się w statystykach "wziętych z natury" pozwala na wysnuwanie przypuszczeń odnośnie potencjalnych czynników zakłócających w wypadku wystąpienia danych niezgodnych z oczekiwanymi w świetle rozkładu Benforda. Mogą to być wcześniej przeoczone mniejsze trzęsienia ziemi (jak w wypadku autorów publikacji), jak również księgowi kreatywni i manipulacje wynikami głosowania (jak przypuszczalnie miało miejsce w wypadku wyborów w Iranie).


grafika:
brokuł - cc iconRichard Bartz
rozkład Benforda - Gknor, grafika w domenie publicznej


źródło:
Sambridge, M., Tkalčić, H., & Jackson, A. (2010). Benford's law in the natural sciences Geophysical Research Letters, 37 (22) DOI: 10.1029/2010GL044830