I ricercatori della Scripps Institution of Oceanography e gli ingegneri della UC San Diego hanno utilizzato un nuovo software di imaging per rilevare il drammatico recupero dopo un evento di sbiancamento sulle barriere coralline che circondano il remoto atollo di Palmyra nel Pacifico tropicale. La ricerca è stata pubblicata il 5 aprile in Barriere coralline .

Nel 2015, Palmira ha sperimentato la sua acqua più calda nella storia registrata, provocando un diffuso evento di sbiancamento che ha interessato oltre il 90 percento dei coralli che circondano l'isola. I ricercatori hanno scoperto che, nonostante lo sbiancamento diffuso, la maggior parte dei coralli recuperati, con meno del 10% di morte.

Le conclusioni si basano su un monitoraggio completo delle barriere coralline e forniscono osservazioni più precise su come le barriere coralline stanno cambiando nel tempo. I ricercatori hanno utilizzato un set di dati a lungo termine di migliaia di immagini della stessa area della barriera corallina raccolte in otto anni. Queste immagini sono state unite utilizzando un software personalizzato per creare mosaici fotografici 3D dell'ecosistema, una rappresentazione virtuale dei coralli. La tecnologia è stata sviluppata dal team 100 Island Challenge, un gruppo collaborativo di ecologi marini e ingegneri che utilizzano le ultime tecnologie per monitorare le barriere coralline di tutto il mondo.

"Questo imaging fornisce un modo per tornare nell'ambiente in un mondo virtuale, " ha detto Mike Fox, autore principale e postdoc presso la Woods Hole Oceanographic Institution, che ha completato la ricerca come dottorato di ricerca. studente presso Scripps. "Ci permette di riportare la barriera corallina in laboratorio".

I ricercatori hanno combinato questa tecnologia di imaging con un nuovo software di visualizzazione personalizzato, VisCore, che consente agli utenti di riesaminare le migliaia di fotografie che compongono i mosaici. VisCore ha preso più di 15, 000 immagini per ogni area di 10 metri quadrati di barriera corallina e poi hanno elaborato i dati per trasformare le immagini in una mappa 3D in cui gli utenti possono immergersi nella realtà virtuale.

La 100 Island Challenge ha letteralmente sbloccato un'altra dimensione per Viscore riunendo un team di ricerca altamente interdisciplinare, per creare i dati, algoritmi e strumenti che ora consentono agli scienziati di esplorare virtualmente le barriere coralline in laboratorio; viaggiare nel tempo virtualmente di anno in anno; monitorare la crescita e il declino delle singole colonie; e studiare le relazioni spaziali e temporali attraverso la barriera corallina.

Il progetto è stato reso possibile riunendo ricercatori di Scripps e della Jacobs School of Engineering dell'UC San Diego con un profondo impegno per il progetto, disse Falko Kuester, un professore di informatica e ingegneria strutturale presso la UC San Diego.

"Vogliamo dare voce alle barriere coralline, raccontare le loro storie e coinvolgere gli stakeholder per salvaguardarle, " Egli ha detto.

Centinaia di video generati dai ricercatori sono disponibili su YouTube per la visualizzazione pubblica.

"Il programma ci ha dato l'opportunità unica di rivisitare virtualmente ciascuna delle nostre immersioni e di esaminare la barriera corallina con una nuova attenzione, " ha detto Fox. "Quando ci 'tormento' nelle immagini, ci siamo resi conto che lo sbiancamento era persino peggiore di quanto ricordassimo quando ci stavamo effettivamente immergendo sulla barriera corallina per raccogliere i dati".

Oltre a documentare lo sbiancamento, i ricercatori sono stati in grado di monitorare da vicino il recupero dei coralli. Guardando i fotomosaici della barriera corallina dopo l'evento di sbiancamento, Fox e il team hanno documentato la crescita di un'importante specie che costruisce barriere coralline, alghe coralline crostose. Questa alga aiuta a tenere insieme le barriere coralline e può incoraggiare l'insediamento di coralli giovanili.

Nelle aree in cui il corallo è morto ed è stato ricoperto da alghe che soffocano la barriera corallina, i ricercatori hanno visto che in circa un anno questa alga è stata sostituita dal corallo rosacrostoso. Ciò è in parte dovuto alla salute dell'ecosistema più ampio, poiché Palmyra ha robuste popolazioni di pesci erbivori che possono controllare la crescita distruttiva delle alghe.

Tracciare questi processi di recupero in specifiche colonie di coralli nel tempo offre ai ricercatori una comprensione più profonda di come i singoli coralli, e la barriera corallina più grande di cui fanno parte, stanno affrontando gli stress ambientali nell'era del cambiamento climatico influenzato dall'uomo.

Tradizionalmente, i cambiamenti nelle barriere coralline sono stati misurati con il campionamento dei transetti, in cui i sub registrano osservazioni lungo una linea specifica attraverso la barriera corallina.

"È come cercare di misurare la crescita della popolazione nazionale andando in una città a caso degli Stati Uniti e chiedendo alle persone se hanno avuto un figlio, " ha detto Stuart Sandin, un ricercatore di Scripps che è coautore del documento ed è co-fondatore della 100 Island Challenge. "Non mostrerai l'immagine più grande."

Con i mosaici della barriera corallina e la precisione millimetrica di VisCore, gli scienziati del corallo possono esaminare i segnali demografici in una vasta area. La natura specifica della colonia dei dati fornisce una maggiore precisione, e come monitorare la crescita della popolazione in un paese, può mostrare tendenze regionali e nazionali.

"Utilizzando una combinazione di nuove tecnologie e approcci più tradizionali, il nostro team è stato in grado di dimostrare che le barriere coralline di Palmyra non hanno subito lo stesso destino di molte altre barriere durante il recente evento di sbiancamento globale, " ha detto Jen Smith, un ricercatore di Scripps e autore senior del documento, e co-fondatore della 100 Island Challenge. "Nonostante il riscaldamento estremo, i coralli sono stati in grado di riprendersi senza subire una mortalità diffusa. Questi risultati forniscono certamente un importante contrappunto al declino generale della salute della barriera corallina riportato a livello globale".