Meie digitaalsed 3D-mudelid võivad aidata elustada tohutuid korallriffe

Merebioloogide meeskonna jaoks võib tuhandete ruutmeetrite korallriffide tervise hindamine olla hirmutav väljavaade, kuid digitaalne revolutsioon muudab seda, ütlevad sukeldujad TIM LAMONT ja RINDAH TALITHA VIDA Lancasteri ülikoolist ning TRIES BLANDINE RAZAK IPB ülikoolist Indoneesias.

Peame sageli jälgima mõnda kõige enam planeedi bioloogiliselt mitmekesised ökosüsteemid, ja seal on sukeldumisega seotud ohutuseeskirjade tõttu range ajapiirang.

Isegi väikeste riffide alade täpne mõõtmine ja klassifitseerimine võib hõlmata mitu tundi vee all veetmist. Ja miljonite riffidega üle maailma, mida on ähvardavate ohtude tõttu vaja jälgida ohud nende olemasolule, kiirus on kriitiline.

Aga nüüd, a digitaalne võib toimuda revolutsioon korallriffide seires, mida võimaldavad hiljutised edusammud odava kaamera- ja arvutitehnoloogias. Meie Uues uurimuses näitab, kuidas luua 3D-d arvuti tervete riffide mudelid - mõnikord tuntud kui digitaalne kaksikud – aitab meil jälgida neid väärtuslikke ökosüsteeme kiiremini, täpsemalt ja üksikasjalikumalt kui kunagi varem.

Töötasime 17 uurimispaigas Kesk-Indoneesias – mõned rifid olid lagunenud, teised terved või taastatud. Järgisime sama protokolli ristkülikukujulistel aladel, mille suurus on igas kohas 1,000 ruutmeetrit, kasutades iga rifi elupaiga 3D-mudelite loomiseks tehnikat, mida nimetatakse fotogrammeetriaks.

Üks meist sukeldus ja ujus 2 m kõrgusel korallidest edasi-tagasi "muruniiduki" mustriga selle rifi igal ruutmeetril, kandes samal ajal kahte veealust kaamerat, mis olid programmeeritud merepõhjast kaks korda sekundis pilte tegema. Vaid poole tunni jooksul tegime 10,000 XNUMX kõrge eraldusvõimega kattuvat pilti, mis katsid kogu ala.

Suure jõudlusega arvuti

Hiljem käivitasime suure jõudlusega seadme arvutija veealuse teadustehnoloogia ettevõtte spetsialistide abiga Tritonia teaduslik, töötlesime need pildid täpseteks 3D-esitusteks iga 17 saidi jaoks. Saadud mudelid ületavad traditsioonilisi jälgimismeetodeid kiiruse, kulude ja täpsete mõõtmiste järjepideva reprodutseerimise võime poolest.

Meie uurimistöö rakendab seda tehnikat maailma suurima korallide taastamise projekti edukuse hindamiseks. Marsi korallriff Restaureerimisprojekt asub Bontosua saarel Spermonde saarestikus Lõuna-Sulawesil, Indoneesias.

Meie tulemused näitavad, et hästi juhitud korallide taastamise jõupingutused võivad tuua tagasi palju elemente, sealhulgas riffide struktuuri keerukust suurtel aladel.

Võrreldes 3D-mudeleid, näeme, kui keeruline näeb välja korallrifi pinnastruktuur, ja mõõdame selle detaile erinevates mõõtkavades – need aspektid oleksid sukeldujate jaoks vee all täpselt mõõtmiseks liiga keerulised.

Varasemas 2024 uuring, kasutas meie meeskond fotogrammeetriat, et mõõta korallide kasvukiirust üksikute kolooniate tasemel. Jäädvustades üksikasjalikke 3D-mudeleid enne ja pärast aastast kasvu, me paljastasime selle taastatud riffid võivad saavutada tervete looduslike ökosüsteemidega võrreldava kasvumäära.

See leid on eriti oluline, kuna see tõstab esile taastatud riffide potentsiaali taastuda ja toimida sarnaselt puutumatute riffide keskkondadega.

Peale korallriffide

Fotogrammeetria on muutumas laialdaselt kasutatavaks tööriistaks erinevates valdkondades maal ja ookeanis. Lisaks korallriffidele kasutatakse seda droonide abil metsade jälgimiseks, üksikasjalike arhitektuuriliste ja linnaplaneerimise mudelite väljatöötamiseks ning pinnase erosiooni ja maastikumuutuste jälgimiseks.

Merekeskkonnas on fotogrammeetria võimas vahend jälgimiseks ja mõõtmiseks keskkonnamuutused nagu variatsioonid korallikattes, liikide mitmekesisuse muutused ja muutused riffide struktuuris. Seda on kasutatud ka kuluefektiivsete meetodite väljatöötamiseks korallriffide ebatasasuse (rifi pinna muhke või tekstuuri) mõõtmiseks.

Suurem ebatasasus viitab üldiselt keerukamatele elupaikadele, mis võivad toetada laiemat mereelustiku mitmekesisust ja peegeldada tervislikumaid riffisüsteeme.

Lisaks mõõdab see rifi erinevate kujundite ja struktuuride keerukust. Need meetodid annavad olulised lähtealused, mis aitavad meiesugustel teadlastel jälgida aja jooksul toimuvaid muutusi ja kavandada tõhusaid kaitsestrateegiaid.

Kuigi see meetod on odavam ja kiirem kui traditsioonilised välitööd, on sellel siiski olulisi rahalisi takistusi.

Kulud ja koolitus

Vajalik varustus ja tarkvara võivad sõltuvalt konkreetsest kasutatavast seadmest ja tarkvarast ulatuda mitmest tuhandest kuni kümnete tuhandete dollariteni ning nende tehnikate omandamine võtab aega. Võib kuluda mõnda aega, enne kui need meetodid muutuvad enamiku välibioloogide jaoks standardiks.

Lisaks korallriffide seirele kasutatakse fotogrammeetriat üha enam virtuaalne reaalsus ja liitreaalsuse arendamine, mis võimaldab luua hariduse, meelelahutuse ja teadustöö jaoks kaasahaaravat, elutruu keskkonda.

Näiteks USA agentuuri National Oceanic & Atmospheric Administration's korallriffi virtuaalreaalsus pakub kaasahaaravat viisi korallriffide uurimiseks virtuaalreaalsuse kaudu.

Tulevikus võib fotogrammeetria muuta keskkonnaseiret revolutsiooniliseks, pakkudes kiiremaid ja täpsemaid lähteandmeid ja hinnanguid ökosüsteemi muutustele, nagu korallide pleekimine ja bioloogilise mitmekesisuse muutused.

Eeldatakse, et masinõppe ja pilvandmetöötluse edusammud veelgi automatiseerivad ja täiustavad fotogrammeetriat, suurendades selle juurdepääsetavust ja mastaapsust ning muutes selle oluliseks vahendiks looduskaitseteaduses.

Kas teil pole aega kliimamuutuste kohta nii palju lugeda, kui soovite? Selle asemel hankige postkasti iganädalane kokkuvõte. Igal kolmapäeval kirjutab The Conversationi keskkonnatoimetaja Imagine'i, lühikese e-kirja, mis läheb veidi sügavamale vaid ühte kliimasse probleem. Liituge 35,000 XNUMX+ lugejaga, kes on seni tellinud.

Samuti Divernetis: Mida on vaja korallide ellujäämiseks?, Maailma korallrifid on suuremad, kui me arvasime…, Vaikse ookeani kauge korallriff suudab ookeani soojenemisega toime tulla, Koralliõnnetus: kas meie riffe saab päästa?