Meribiologien tiimille tuhansien neliömetrien koralliriutan terveydentilan arvioiminen voi olla pelottava mahdollisuus – mutta digitaalinen vallankumous muuttaa sen, sanovat sukeltajat TIM LAMONT ja RINDAH TALITHA VIDA Lancasterin yliopistosta ja TRIES BLANDINE RAZAK IPB-yliopistosta Indonesiasta.
Meidän on usein valvottava joitain eniten planeetan biologisesti monimuotoiset ekosysteemit, ja siellä on tiukka aikaraja laitesukellukseen liittyvien turvallisuusmääräysten vuoksi.
Pientenkin riuttojen alueiden tarkka mittaaminen ja luokittelu voi sisältää useita tunteja veden alla. Ja miljoonia riuttoja ympäri maailmaa, jotka tarvitsevat valvontaa uhkaavien uhan vuoksi uhka heidän olemassaololleen, nopeus on kriittinen.
Mutta nyt, a digitaalinen koralliriuttojen valvonnan vallankumous saattaa olla meneillään, mikä mahdollistaa viimeaikaisen edullisen kamera- ja laskentatekniikan kehityksen. Meidän uusi tutkimus näyttää kuinka luodaan 3D tietokone kokonaisten riuttojen malleja – joskus tunnetaan nimellä digitaalinen kaksoset – voivat auttaa meitä seuraamaan näitä arvokkaita ekosysteemejä nopeammin, tarkemmin ja yksityiskohtaisemmin kuin koskaan ennen.
Työskentelimme 17 tutkimuspaikalla Keski-Indonesiassa – jotkut riutat olivat rappeutuneet, toiset olivat terveitä tai kunnostettuja. Noudatimme samaa protokollaa suorakaiteen muotoisilla alueilla, jotka olivat kooltaan 1,000 3 neliömetriä kussakin paikassa, käyttämällä "fotogrammetriaksi" kutsuttua tekniikkaa luodaksemme XNUMXD-malleja jokaisesta riuttaympäristöstä.
Yksi meistä sukelsi ja ui 2 metriä korallin yläpuolella edestakaisin "ruohonleikkurilla" tämän riutan jokaisella neliömetrillä kantaen samalla kahta vedenalaista kameraa, jotka oli ohjelmoitu ottamaan kuvia merenpohjasta kahdesti sekunnissa. Vain puolessa tunnissa olimme ottaneet 10,000 XNUMX korkearesoluutioista, päällekkäistä kuvaa, jotka kattoivat koko alueen.
Tehokas tietokone
Myöhemmin käynnistimme korkean suorituskyvyn tietokone, ja vedenalaisen tiedeteknologiayrityksen erikoisasiantuntijoiden avulla Tritonia Scientific, käsittelimme nämä kuvat tarkiksi 3D-esityksiksi jokaiselle 17 sivustolle. Tuloksena saadut mallit ylittävät perinteiset seurantamenetelmät nopeudeltaan, kustannuksiltaan ja kyvyltään toistaa jatkuvasti tarkkoja mittauksia.
Tutkimuspaperimme soveltaa tätä tekniikkaa arvioidakseen maailman suurimman korallien entisöintiprojektin onnistumista. Marsin koralliriutta Kunnostusprojekti sijaitsee Bontosuan saarella Spermonden saaristossa Etelä-Sulawesissa, Indonesiassa.
Tuloksemme osoittavat, että hyvin hoidettuna korallien entisöintiyritykset voivat tuoda takaisin monia elementtejä, mukaan lukien riuttarakenteen monimutkaisuuden laajoilla alueilla.
Vertaamalla 3D-malleja voimme nähdä, kuinka monimutkaiselta koralliriutan pintarakenne näyttää, ja mitata sen yksityiskohdat eri mittakaavassa – nämä näkökohdat olisivat aivan liian hankalia sukeltajille mitata tarkasti veden alla.
Aikaisemmassa 2024 tutkimus, tiimimme sovelsi fotogrammetriaa korallien kasvun mittaamiseen yksittäisten pesäkkeiden tasolla. Vangitsemalla yksityiskohtaisia 3D-malleja ennen kasvuvuotta ja sen jälkeen, paljastimme sen kunnostetut riutat voivat saavuttaa terveiden luonnollisten ekosysteemien kasvuvauhtia.
Tämä havainto on erityisen merkittävä, koska se korostaa entisöityjen riuttojen mahdollisuuksia toipua ja toimia samalla tavalla kuin koskemattomat riuttaympäristöt.
Koralliriuttojen takana
Fotogrammetriasta on tulossa laajalti käytetty työkalu useilla eri aloilla maalla ja meressä. Koralliriuttojen lisäksi sillä seurataan metsiä droneilla, kehitetään yksityiskohtaisia arkkitehtuuri- ja kaupunkisuunnittelumalleja sekä seurataan maaperän eroosiota ja maiseman muutoksia.
Meriympäristöissä fotogrammetria on tehokas työkalu seurantaan ja mittaamiseen ympäristömuutokset kuten korallipeitteen vaihtelut, lajien monimuotoisuuden muutokset ja riutan rakenteen muutokset. Sitä on myös käytetty kustannustehokkaiden menetelmien kehittämiseen koralliriutan karheuden (riutan pinnan kuoppaisuuden tai tekstuurin) mittaamiseen.
Suurempi epätasaisuus viittaa yleensä monimutkaisempiin elinympäristöihin, jotka voivat tukea laajempaa meren elämää ja heijastaa terveellisempiä riuttajärjestelmiä.
Lisäksi se mittaa riutan eri muotojen ja rakenteiden monimutkaisuutta. Nämä menetelmät tarjoavat tärkeitä lähtökohtia, jotka auttavat meidän kaltaisiamme tutkijoita seuraamaan ajan kuluessa tapahtuvia muutoksia ja suunnittelemaan tehokkaita suojelustrategioita.
Vaikka tämä menetelmä on halvempi ja nopeampi kuin perinteinen kenttätyö, siihen liittyy silti merkittäviä taloudellisia esteitä.
Kustannukset ja koulutus
Tarvittavat laitteet ja ohjelmistot voivat vaihdella useista tuhansista kymmeniin tuhansiin dollareihin käytetyistä laitteista ja ohjelmistoista riippuen, ja näiden tekniikoiden hallinta vie aikaa. Voi kestää jonkin aikaa, ennen kuin näistä menetelmistä tulee standardeja useimmille kenttäbiologeille.
Koralliriuttojen seurannan lisäksi fotogrammetriaa käytetään yhä enemmän virtuaalitodellisuus ja lisätyn todellisuuden kehitys, joka mahdollistaa mukaansatempaavien, todenmukaisten ympäristöjen luomisen koulutukseen, viihteeseen ja tutkimukseen.
Esimerkiksi Yhdysvaltain viraston National Oceanic & Atmospheric Administration koralliriutta virtuaalitodellisuus tarjoaa mukaansatempaavan tavan tutkia koralliriuttoja virtuaalitodellisuuden kautta.
Tulevaisuudessa fotogrammetria voi mullistaa ympäristön seurannan tarjoamalla nopeampia, tarkempia lähtökohtia ja arvioita ekosysteemin muutoksista, kuten korallien vaalenemisesta ja biologisen monimuotoisuuden muutoksista.
Koneoppimisen ja pilvilaskennan edistymisen odotetaan automatisoivan ja parantavan fotogrammetriaa entisestään, mikä lisää sen käytettävyyttä ja skaalautuvuutta ja vahvistaa sen roolia luonnonsuojelutieteen keskeisenä työkaluna.
Eikö sinulla ole aikaa lukea ilmastonmuutoksesta niin paljon kuin haluaisit? Hanki sen sijaan viikoittainen katsaus sähköpostiisi. Joka keskiviikko The Conversationin ympäristöeditori kirjoittaa Imagine-sähköpostin, jossa käsitellään hieman syvemmälle vain yhtä ilmastoa. kysymys. Liity yli 35,000 XNUMX tähän mennessä tilaaneen lukijan joukkoon.
TIM LAMONT on meribiologian tutkija Lancasterin yliopisto; RINDAH TALITHA VIDA on tohtorikandidaatti, Ympäristökeskus, Lancasterin yliopistoja KOKEILE BLANDINE RAZAKIA on tutkija School of Coral Reef Restorationissa, IPB yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssillä. Lue alkuperäinen artikkeli.
Myös Divernetissä: Mitä korallin selviytyminen vaatii?, Maailman koralliriutat ovat suurempia kuin luulimme…, Kauko Tyynenmeren koralliriutta osoittaa jonkin verran kykyä selviytyä valtamerten lämpenemisestä, Korallionnettomuus: voidaanko riuttamme pelastaa?
