Met behulp van een unieke combinatie van ouderwets veldwerk en geavanceerde computermodellen hebben wetenschappers in Zweden een manier gevonden om één enkele houtbalk te traceren naar het bos in Europa, waar deze oorspronkelijk vandaan kwam.
De onderzoekers zeiden dat de nieuwe methode, beschreven in een recent artikel in het tijdschrift Nature Plants, de verkoop van Russisch hout, dat in de Europese Unie verboden is vanwege de oorlog in Oekraïne, aanzienlijk zou kunnen beteugelen. Maar berken-, eiken-, dennen- en andere houtsoorten uit Rusland blijven Europese kopers vinden te midden van de groeiende vraag.
Vorige maand werd een nieuwe aanpak gebruikt om grote zendingen illegaal Russisch materiaal in België te identificeren.
In het nieuwe onderzoek werd gekeken naar de chemische samenstelling van 900 houtmonsters verzameld uit 11 Oost-Europese landen. De gegevens werden ingevoerd in een model dat werd aangedreven door machinaal leren, dat patronen vond die de geografische oorsprong van de monsters konden voorspellen.
In totaal ving het model 60 procent van de monsters op die opzettelijk verkeerd waren gelabeld met het verkeerde land van herkomst. Het model zou ook de oorsprong van de boom kunnen beperken tot een straal van ongeveer 200 kilometer, een opmerkelijke prestatie op een continent dat voor ongeveer 40 procent bebost is.
De methode is “zeer, zeer solide vanuit technisch oogpunt”, zegt Naren Ramakrishnan, een datawetenschapper bij Virginia Tech die niet bij het onderzoek betrokken was.
Onder leiding van Victor Declerk, hoofdauteur van het onderzoek, trokken onderzoekers van Preferred by Nature, een non-profitorganisatie gevestigd in Kopenhagen, door heel Europa om boommonsters te verzamelen met behulp van een lang buisachtig apparaat dat houtweefsel extraheert. Dr. Deklerck zei dat de boom geen schade ondervindt als het monster uit de stam wordt verwijderd, omdat de rest van het organisme het gewonde weefsel “afschermt”.
De monsters werden geanalyseerd op mineralen die ze uit de bodem haalden, maar ook op elementen zoals stikstof en koolstof, die ze door de regen opnamen.
Het resultaat was een ‘chemische vingerafdruk’ voor elk houtmonster in het onderzoek, zei dr. Deklerck, tevens hoofdwetenschapper bij World Forest ID, een non-profitorganisatie in Washington die ontbossing bestrijdt.
Hoe nauwkeurig deze vingerafdrukken ook waren, ze vertegenwoordigden een stukje kennis over de Europese bossen; Alleen al in Zweden staan er 87 miljard bomen. Rusland, het meest beboste land ter wereld, herbergt 642 miljard bomen.
Daarom creëerde Jakub Truszkowski, een machine learning-expert aan de Universiteit van Göteborg, een ruimtelijk model met behulp van monsters verzameld door Preferred by Nature. Krachtige computerclusters maakten dr. Truszkowski om chemische profielen te extrapoleren voor de uitgestrekte onbemonsterde bossen in Oost-Europa.
Het vermogen van het model om de herkomst van een houtmonster nauwkeurig te bepalen, verschilt van land tot land. Het land kon bijvoorbeeld 82 procent van het hout bestempelen als afkomstig uit Rusland (en vermomd als afkomstig uit elders), maar slechts 47 procent van de monsters kwam uit buurland Wit-Rusland, dat met dezelfde beperkingen kampt als Rusland vanwege zijn alliantie met de Kremlin in de Oekraïne-oorlog.
dr. Truszkowski zei dat het succespercentage zal verbeteren naarmate er meer houtmonsters worden verzameld. Hij zei ook dat nauwkeurige identificatie gemakkelijker zal zijn onder een nieuwe wet van de Europese Unie die vereist dat houtproducenten veel gedetailleerder zijn in hun onthullingen over waar ze hun bomen kappen.
“Niet alleen de technologie is hier belangrijk, maar ook de wet”, aldus dr. Truszkowski.
De houttesten waren een soort proof of concept voor de onderzoekers, waaruit bleek dat het voor de wetenschap mogelijk is om op de behoeften van de echte wereld te reageren, en wel tijdig. Dezelfde aanpak zou kunnen helpen een breed scala aan voedsel- en landbouwproducten op te sporen, waaronder garnalen en palmolie, die ook illegaal over de hele wereld worden geoogst en verhandeld, aldus de onderzoekers.
“Dit hele raamwerk kan in principe overal worden toegepast”, zegt dr. Truszkowski.
Meer in het algemeen laat het onderzoek zien hoe de vooruitgang op computergebied onderzoekers uit verschillende disciplines zal helpen grote hoeveelheden gegevens te begrijpen die anders ondoorgrondelijk zouden kunnen blijken.
“De hoeveelheid data zal alleen maar toenemen, en het is aan ons om er betekenis aan te geven, hetzij in wetenschappelijke zin, hetzij in sociale zin”, aldus dr. Deklerk.