Model 3D digital kami boleh membantu menghidupkan semula terumbu karang yang besar

Bagi pasukan ahli biologi marin, menilai kesihatan beribu-ribu meter persegi terumbu karang boleh menjadi prospek yang menakutkan - tetapi digital revolusi sedang mengubah itu, kata penyelam TIM LAMONT dan RINDAH TALITHA VIDA dari Lancaster University dan TRIES BLANDINE RAZAK dari IPB University di Indonesia

Kami sering perlu memantau beberapa perkara yang paling banyak ekosistem biodiverse di planet ini, dan terdapat had masa yang ketat disebabkan oleh peraturan keselamatan yang berkaitan dengan selam skuba.

Mengukur dan mengklasifikasikan dengan tepat walaupun kawasan kecil terumbu boleh melibatkan menghabiskan banyak jam di bawah air. Dan dengan berjuta-juta terumbu di seluruh dunia yang memerlukan pemantauan dalam menghadapi yang semakin menjulang ancaman terhadap kewujudan mereka, kelajuan adalah kritikal.

Tetapi sekarang, a digital revolusi untuk pemantauan terumbu karang boleh dijalankan, didayakan oleh kemajuan terkini dalam teknologi kamera dan pengkomputeran kos rendah. kami kajian baru menunjukkan cara mencipta 3D komputer model keseluruhan terumbu - kadang-kadang dikenali sebagai digital kembar – boleh membantu kami memantau ekosistem berharga ini dengan lebih pantas, lebih tepat dan lebih terperinci berbanding sebelum ini.

Kami bekerja di 17 tapak kajian di tengah Indonesia - beberapa terumbu telah rosak, yang lain sihat atau dipulihkan. Kami mengikuti protokol yang sama di kawasan segi empat tepat berukuran 1,000 meter persegi di setiap lokasi, menggunakan teknik yang dipanggil "fotogrametri" untuk mencipta model 3D bagi setiap habitat terumbu.

Salah seorang daripada kami menyelam skuba dan berenang 2m di atas karang bolak-balik dalam corak "memotong rumput" merentasi setiap meter persegi terumbu ini, sambil membawa dua kamera bawah air yang diprogramkan untuk mengambil gambar dasar laut dua kali sesaat. Dalam masa setengah jam sahaja, kami telah merakam 10,000 gambar bertindih resolusi tinggi yang meliputi seluruh kawasan.

Komputer berprestasi tinggi

Kemudian, kami but prestasi tinggi komputer, dan dengan bantuan pakar pakar dari syarikat teknologi sains bawah air yang dipanggil Tritonia Saintifik, kami memproses imej ini menjadi perwakilan 3D yang tepat untuk setiap satu daripada 17 tapak. Model yang dihasilkan mengatasi kaedah pemantauan tradisional dalam kelajuan, kos dan keupayaan untuk menghasilkan semula ukuran yang tepat secara konsisten.

Kertas penyelidikan kami menggunakan teknik ini untuk menilai kejayaan projek pemulihan karang terbesar di dunia. Terumbu Karang Marikh Projek Pemulihan terletak di Pulau Bontosua di Kepulauan Spermonde di Sulawesi Selatan, Indonesia.

Penemuan kami menunjukkan bahawa, apabila diurus dengan baik, usaha pemulihan karang boleh mengembalikan banyak elemen, termasuk kerumitan struktur terumbu merentasi kawasan yang luas.

Dengan membandingkan model 3D, kita dapat melihat betapa kompleksnya struktur permukaan terumbu karang kelihatan dan mengukur butirannya pada skala yang berbeza - aspek ini akan menjadi terlalu rumit untuk penyelam untuk mengukur dengan tepat di bawah air.

Pada masa dahulu Kajian 2024, pasukan kami menggunakan fotogrametri untuk mengukur kadar pertumbuhan karang pada tahap koloni individu. Dengan menangkap model 3D terperinci sebelum dan selepas setahun pertumbuhan, kami mendedahkannya terumbu yang dipulihkan boleh mencapai kadar pertumbuhan yang setanding dengan ekosistem semula jadi yang sihat.

Penemuan ini amat penting, kerana ia menonjolkan potensi terumbu yang dipulihkan untuk pulih dan berfungsi sama seperti persekitaran terumbu yang tidak disentuh.

Di sebalik terumbu karang

Fotogrametri menjadi alat yang diterima pakai secara meluas dalam pelbagai bidang, kedua-duanya di darat dan di lautan. Di luar terumbu karang, ia digunakan untuk memantau hutan dengan dron, membangunkan model seni bina dan perancangan bandar yang terperinci, dan memantau hakisan tanah dan perubahan landskap.

Dalam persekitaran marin, fotogrametri ialah alat yang berkuasa untuk memantau dan mengukur perubahan persekitaran seperti variasi dalam tutupan karang, anjakan dalam kepelbagaian spesies dan perubahan dalam struktur terumbu. Ia juga telah digunakan untuk membangunkan kaedah kos efektif untuk mengukur ketajaman terumbu karang (kelenjolan atau tekstur permukaan terumbu).

Kekasaran yang lebih besar secara amnya menunjukkan habitat yang lebih kompleks, yang boleh menyokong kepelbagaian hidupan marin yang lebih luas dan mencerminkan sistem terumbu yang lebih sihat.

Selain itu, ia mengukur kerumitan pelbagai bentuk dan struktur dalam terumbu. Kaedah ini menyediakan garis dasar penting yang membantu saintis seperti kami menjejaki perubahan dari semasa ke semasa dan mereka bentuk strategi pemuliharaan yang berkesan.

Walaupun kaedah ini lebih murah dan cepat daripada kerja lapangan tradisional, masih terdapat halangan kewangan yang ketara.

Kos dan latihan

Peralatan dan perisian yang diperlukan boleh terdiri daripada beberapa ribu hingga puluhan ribu dolar, bergantung pada peralatan dan perisian khusus yang digunakan, dan menguasai teknik ini memerlukan masa. Mungkin agak lama sebelum kaedah ini menjadi standard untuk kebanyakan ahli biologi bidang.

Di luar pemantauan terumbu karang, fotogrametri semakin digunakan dalam realiti maya dan pembangunan realiti tambahan, membolehkan penciptaan persekitaran yang mengasyikkan, seperti hidup untuk pendidikan, hiburan dan penyelidikan.

Contohnya, agensi AS National Oceanic & Atmospheric Administration's realiti maya terumbu karang menawarkan cara yang menarik untuk meneroka terumbu karang melalui realiti maya.

Pada masa hadapan, fotogrametri boleh merevolusikan pemantauan alam sekitar dengan menawarkan garis dasar yang lebih pantas, lebih tepat dan penilaian perubahan ekosistem seperti pelunturan karang dan anjakan dalam biodiversiti.

Kemajuan dalam pembelajaran mesin dan pengkomputeran awan dijangka akan terus mengautomasikan dan mempertingkatkan fotogrametri, meningkatkan kebolehcapaian dan kebolehskalaannya, dan mewujudkan peranannya sebagai alat penting dalam sains pemuliharaan.

Tidak mempunyai masa untuk membaca tentang perubahan iklim sebanyak yang anda mahu? Dapatkan pusingan mingguan dalam peti masuk anda. Setiap hari Rabu, editor persekitaran The Conversation menulis Imagine, e-mel pendek yang masuk lebih dalam ke dalam satu iklim sahaja isu. Sertai 35,000+ pembaca yang telah melanggan setakat ini.

Juga di Divernet: Apakah yang diperlukan untuk karang untuk terus hidup?, Terumbu karang dunia lebih besar daripada yang kita sangka…, Terumbu karang Pasifik terpencil menunjukkan beberapa keupayaan untuk mengatasi pemanasan lautan, Terhempas karang: bolehkah terumbu kita diselamatkan?