Voor een team van mariene biologen kan het beoordelen van de gezondheid van duizenden vierkante meters koraalrif een ontmoedigend vooruitzicht zijn – maar een digitaal revolutie verandert dat, zeggen duikers TIM LAMONT en RINDAH TALITHA VIDA van Lancaster University en TRIES BLANDINE RAZAK van IPB University in Indonesië
We moeten vaak een aantal van de meest biodiverse ecosystemen op de planeeten er is een strikte tijdslimiet vanwege de veiligheidsvoorschriften die gelden voor duiken.
Het nauwkeurig meten en classificeren van zelfs kleine riffen kan betekenen dat je vele uren onder water moet doorbrengen. En met miljoenen riffen over de hele wereld die gemonitord moeten worden in het licht van de dreigende bedreigingen voor hun bestaan, snelheid is cruciaal.
Maar nu, een digitaal revolutie voor koraalrifbewaking zou op gang kunnen komen, mogelijk gemaakt door recente ontwikkelingen in goedkope camera- en computertechnologie. Onze nieuwe studie laat zien hoe je 3D creëert computer modellen van hele riffen – soms ook wel bekend als digitaal tweelingen – kunnen ons helpen deze kostbare ecosystemen sneller, nauwkeuriger en gedetailleerder dan ooit tevoren te monitoren.
We werkten op 17 studielocaties in centraal Indonesië – sommige riffen waren gedegradeerd, andere waren gezond of hersteld. We volgden hetzelfde protocol op rechthoekige gebieden van 1,000 vierkante meter op elke locatie, waarbij we de techniek genaamd "fotogrammetrie" gebruikten om 3D-modellen van elke rifhabitat te maken.
Een van ons ging duiken en zwom 2 meter boven het koraal heen en weer in een "grasmaaier"-patroon over elke vierkante meter van dit rif, terwijl we twee onderwatercamera's bij ons hadden die geprogrammeerd waren om twee keer per seconde foto's van de zeebodem te maken. Binnen een half uur hadden we 10,000 overlappende foto's met hoge resolutie gemaakt die het hele gebied besloegen.
Hoogwaardige computer
Later hebben we een high-performance-systeem opgestart computer, en met de hulp van gespecialiseerde experts van een onderwaterwetenschapstechnologiebedrijf genaamd Tritonia Wetenschappelijk, verwerkten we deze beelden tot nauwkeurige 3D-representaties voor elk van de 17 locaties. De resulterende modellen overtreffen traditionele monitoringmethoden in snelheid, kosten en het vermogen om consistent nauwkeurige metingen te reproduceren.
Ons onderzoeksartikel past deze techniek toe om het succes van 's werelds grootste koraalrestauratieproject te beoordelen. Mars Coral Reef Restauratieproject ligt op het eiland Bontosua in de Spermonde-archipel in Zuid-Sulawesi, Indonesië.
Uit onze bevindingen blijkt dat, als koraalherstel goed wordt uitgevoerd, veel elementen weer tot leven kunnen worden gewekt, waaronder de complexiteit van de rifstructuur in grote gebieden.
Door de 3D-modellen te vergelijken, kunnen we zien hoe complex de oppervlaktestructuur van het koraalrif eruitziet en de details ervan op verschillende schalen meten. Deze aspecten zouden voor duikers onder water veel te lastig zijn om nauwkeurig te meten.
In een eerdere 2024 studie, ons team paste fotogrammetrie toe om de groeisnelheid van koraal te meten op het niveau van individuele kolonies. Door gedetailleerde 3D-modellen vast te leggen voor en na een jaar groei, we onthulden dat Herstelde riffen kunnen een groeisnelheid bereiken die vergelijkbaar is met die van gezonde natuurlijke ecosystemen.
Deze bevinding is bijzonder belangrijk omdat het de potentie van herstelde riffen onderstreept, die op dezelfde manier kunnen herstellen en functioneren als ongerepte riffen.
Buiten de koraalriffen
Fotogrammetrie wordt een veelgebruikt instrument in verschillende vakgebieden, zowel op het land en in de oceaanNaast koraalriffen wordt het gebruikt om bossen te monitoren met drones, gedetailleerde architectonische en stedenbouwkundige modellen te ontwikkelen en bodemerosie en landschapsveranderingen te monitoren.
In mariene omgevingen is fotogrammetrie een krachtig hulpmiddel voor het monitoren en meten veranderingen in het milieu zoals variaties in koraalbedekking, verschuivingen in soortendiversiteit en veranderingen in rifstructuur. Het is ook gebruikt om kosteneffectieve methoden te ontwikkelen voor het meten van de ruwheid van koraalriffen (de hobbeligheid of textuur van het oppervlak van het rif).
Een grotere ruwheid duidt doorgaans op complexere habitats, die een grotere verscheidenheid aan zeeleven kunnen herbergen en gezondere rifsystemen weerspiegelen.
Bovendien meet het de complexiteit van verschillende vormen en structuren binnen het rif. Deze methoden bieden cruciale basislijnen die wetenschappers zoals wij helpen veranderingen in de loop van de tijd bij te houden en effectieve beschermingsstrategieën te ontwerpen.
Hoewel deze methode goedkoper en sneller is dan traditioneel veldwerk, zijn er nog steeds aanzienlijke financiële belemmeringen.
Kosten en training
De benodigde apparatuur en software kunnen variëren van enkele duizenden tot tienduizenden dollars, afhankelijk van de specifieke apparatuur en software die wordt gebruikt, en het onder de knie krijgen van deze technieken kost tijd. Het kan nog wel even duren voordat deze methoden standaard worden voor de meeste veldbiologen.
Naast het monitoren van koraalriffen wordt fotogrammetrie steeds vaker gebruikt in virtual reality en augmented reality-ontwikkeling, waarmee meeslepende, levensechte omgevingen voor educatie, entertainment en onderzoek gecreëerd kunnen worden.
Bijvoorbeeld het Amerikaanse agentschap National Oceanic & Atmospheric Administration koraalrif virtuele realiteit biedt een boeiende manier om koraalriffen te verkennen via virtual reality.
In de toekomst zou fotogrammetrie een revolutie teweeg kunnen brengen in milieumonitoring, omdat het snellere en nauwkeurigere basislijnen en beoordelingen van veranderingen in ecosystemen, zoals koraalverbleking en verschuivingen in de biodiversiteit, kan bieden.
Verwacht wordt dat vooruitgang in machinaal leren en cloud computing de fotogrammetrie verder zal automatiseren en verbeteren, de toegankelijkheid en schaalbaarheid ervan zal vergroten en de rol ervan als essentieel hulpmiddel in de natuurbeschermingswetenschap zal bevestigen.
Heb je geen tijd om zoveel over klimaatverandering te lezen als je zou willen? Ontvang in plaats daarvan een wekelijks overzicht in uw inbox. Elke woensdag schrijft de milieuredacteur van The Conversation Imagine, een korte e-mail die wat dieper ingaat op slechts één klimaat kwestie. Sluit u aan bij de ruim 35,000 lezers die zich tot nu toe hebben geabonneerd.
TIM LAMONT is een onderzoeker in mariene biologie aan Lancaster University; RINDAH TALITHA VIDA is een promovendus, Milieu Centrum, Lancaster University en PROBEERT BLANDINE RAZAK is onderzoeker bij de School of Coral Reef Restoration, IPB University
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Ook op Divernet: Wat is er nodig om koraal te laten overleven?, De koraalriffen van de wereld zijn groter dan we dachten..., Het afgelegen koraalrif in de Stille Oceaan is in staat om de opwarming van de oceaan het hoofd te bieden, Koraalcrash: kunnen onze riffen gered worden?
