Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phần mềm hình ảnh mới để phát hiện sự phục hồi mạnh mẽ sau một sự kiện tẩy trắng trên các rạn san hô xung quanh đảo san hô Palmyra xa xôi ở Thái Bình Dương nhiệt đới.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Hải dương học Scripps và các kỹ sư tại UC San Diego đã sử dụng phần mềm hình ảnh mới để phát hiện sự phục hồi đáng kể sau một sự kiện tẩy trắng trên các rạn san hô xung quanh đảo san hô Palmyra xa xôi ở Thái Bình Dương. Nghiên cứu được công bố ngày 5 tháng 4 trên các rạn san hô (Coral Reefs.) .
Vào năm 2015, Palmyra đã trải nghiệm nước ấm nhất trong lịch sử được ghi lại, gây ra một sự kiện tẩy trắng lan rộng ảnh hưởng đến hơn 90% san hô xung quanh hòn đảo. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng mặc dù tẩy trắng trên diện rộng, hầu hết các san hô đã phục hồi, với ít hơn 10% tử vong.
Các kết luận dựa trên sự giám sát toàn diện các rạn san hô và cung cấp cho các quan sát chính xác hơn về cách các rạn san hô thay đổi theo thời gian. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một bộ dữ liệu dài hạn gồm hàng ngàn bức ảnh về cùng một khu vực rạn san hô được thu thập trong hơn tám năm. Những hình ảnh này được ghép lại với nhau bằng phần mềm tùy chỉnh để tạo ra các bức ảnh ghép 3D của hệ sinh thái – một đại diện ảo của san hô. Công nghệ này được phát triển bởi nhóm 100 Island Challenge, một nhóm hợp tác gồm các nhà sinh thái học và kỹ sư biển sử dụng công nghệ mới nhất để theo dõi các rạn san hô trên khắp thế giới.
“Hình ảnh này cung cấp một cách để quay trở lại môi trường trong một thế giới ảo”, Mike Fox, tác giả chính và postdoc tại Viện Hải dương học Woods Hole, người đã hoàn thành nghiên cứu với tư cách là tiến sĩ. sinh viên tại Scripps. “Nó cho phép chúng tôi đưa rạn san hô trở lại phòng thí nghiệm.”
Các nhà nghiên cứu đã kết hợp công nghệ hình ảnh này với một phần mềm trực quan tùy chỉnh mới, VisCore, cho phép người dùng kiểm tra lại hàng ngàn bức ảnh bao gồm các bức tranh ghép. VisCore đã chụp hơn 15.000 hình ảnh cho mỗi khu vực rạn san hô rộng 10 mét vuông và sau đó xử lý dữ liệu để biến hình ảnh thành bản đồ 3D mà người dùng có thể lặn trong thực tế ảo.
Thử thách 100 Island theo nghĩa đen đã mở khóa một chiều khác cho Viscore bằng cách kết hợp một nhóm nghiên cứu có tính liên ngành cao, để tạo ra dữ liệu, thuật toán và công cụ hiện đang cho phép các nhà khoa học khám phá hầu hết các rạn san hô trong phòng thí nghiệm; du hành thời gian hầu như từ năm này sang năm khác; để theo dõi sự tăng trưởng và suy giảm của các thuộc địa riêng lẻ; và để nghiên cứu các mối quan hệ không gian và thời gian trên các rạn san hô.
Dự án đã được thực hiện bằng cách tập hợp các nhà nghiên cứu từ Scripps và Trường Kỹ thuật Jacobs tại UC San Diego với cam kết sâu sắc với dự án, Falko Kuester, giáo sư khoa học máy tính và kỹ thuật kết cấu tại UC San Diego cho biết.
“Chúng tôi muốn tạo tiếng nói cho các rạn san hô, kể câu chuyện của họ và thu hút các bên liên quan để bảo vệ họ”, ông nói.
Hàng trăm video mà các nhà nghiên cứu tạo ra có sẵn trên YouTube để xem công khai.
“Chương trình đã cho chúng tôi cơ hội duy nhất để gần như thăm lại mỗi lần lặn của chúng tôi và kiểm tra rạn san hô với một trọng tâm mới,” Fox nói. “Khi chúng tôi quay lại hình ảnh, chúng tôi nhận ra rằng việc tẩy trắng thậm chí còn tồi tệ hơn chúng tôi nhớ khi chúng tôi thực sự lặn trên rạn san hô thu thập dữ liệu.”
Cùng với tài liệu tẩy trắng, các nhà nghiên cứu đã có thể theo dõi chặt chẽ quá trình phục hồi san hô. Nhìn vào photomosaics của rạn san hô sau sự kiện tẩy trắng, Fox và nhóm nghiên cứu đã ghi nhận sự tăng trưởng trong một loài xây dựng rạn san hô quan trọng, tảo coralline crustose. Loài tảo này giúp giữ các rạn san hô cùng nhau và có thể khuyến khích việc giải quyết san hô vị thành niên.
Ở những khu vực san hô đã chết và được bao phủ bởi các loài tảo có rạn san hô, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng trong khoảng một năm, loài tảo này đã được thay thế bằng coralline màu hồng. Điều này một phần là do sức khỏe của hệ sinh thái lớn hơn, vì Palmyra có quần thể cá ăn cỏ mạnh mẽ có thể kiểm soát sự phát triển của tảo phá hoại.
Theo dõi các quá trình phục hồi này tại các thuộc địa san hô cụ thể theo thời gian giúp các nhà nghiên cứu hiểu sâu hơn về cách thức san hô riêng lẻ – và rạn san hô lớn hơn mà chúng là một phần – đang đối phó với căng thẳng môi trường trong thời đại biến đổi khí hậu do con người ảnh hưởng.
Theo truyền thống, những thay đổi trong các rạn san hô được đo bằng lấy mẫu cắt ngang, trong đó thợ lặn ghi lại các quan sát dọc theo một đường cụ thể trên rạn san hô.
“Nó giống như cố gắng đo lường sự gia tăng dân số quốc gia bằng cách đến một thành phố ngẫu nhiên của Hoa Kỳ và hỏi mọi người xem họ có con không”, Stuart Sandin, một nhà nghiên cứu của Scripps, đồng tác giả của bài báo và là đồng sáng lập của Thử thách 100 đảo cho biết. “Bạn sẽ không hiển thị bức tranh lớn hơn.”
Với các bức tranh khảm rạn san hô và độ chính xác chính xác của VisCore, các nhà khoa học san hô có thể nhìn vào tín hiệu nhân khẩu học trong một khu vực rộng lớn. Bản chất đặc trưng của dữ liệu mang lại độ chính xác cao hơn và giống như theo dõi sự gia tăng dân số ở một quốc gia, có thể cho thấy xu hướng của khu vực và quốc gia.
“Sử dụng kết hợp công nghệ mới và các phương pháp truyền thống hơn, nhóm của chúng tôi đã có thể chỉ ra rằng các rạn san hô của Palmyra không chịu chung số phận như nhiều rạn san hô khác trong sự kiện tẩy trắng toàn cầu gần đây”, Jen Smith, một nhà nghiên cứu cao cấp của Scripps nói. tác giả trên tờ giấy, và đồng sáng lập của Thử thách 100 đảo. “Mặc dù rất nóng, san hô vẫn có thể phục hồi mà không gặp phải tỷ lệ tử vong trên diện rộng. Những phát hiện này chắc chắn cung cấp một phản ứng quan trọng đối với sự suy giảm chung về sức khỏe rạn san hô được báo cáo trên toàn cầu.”
Nghiên cứu này được tài trợ bởi các khoản đóng góp hào phóng từ Quỹ Gia đình Scripps, Gia đình Bohn, gia đình Wilson, Marcia Grand và một số nhà tài trợ ẩn danh khác cho các phòng thí nghiệm Smith và Sandin trong giai đoạn 2009-2018.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – San Diego . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :