Ученые используют технологию фотомозаики, чтобы найти порядок в хаосе коралловых рифов
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Coral Reefs, ученые из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего создали и проанализировали детальные фотомозаики кораллового рифа атолла Пальмира, сделав неожиданные открытия в области пространственной экологии кораллов. Ученые под руководством аспиранта Клинтона Эдвардса обследовали более 17 000 квадратных футов рифа и 44 008 коралловых колоний, сделав свыше 39 000 снимков, которые затем были объединены в 3D-фотомозаики, охватывающие весь риф.
Анализ этих мозаик показал, что коралловые колонии на рифе Пальмиры расположены не случайным образом. Впервые было продемонстрировано, что кораллы имеют тенденцию к кластеризации по всему ландшафту рифа, и сила этой кластеризации тесно связана со специфической стратегией роста и размножения конкретного вида кораллов. Эдвардс отметил, что был удивлен, обнаружив так мало признаков случайности в распределении.
Технология мозаик помогает пониманию морской экологии догнать знания о наземной экологии. Как пояснил профессор морской экологии Стюарт Сандин, научный руководитель Эдвардса и старший автор статьи, детальное картографирование коралловых рифов с помощью фотомозаик может быть использовано для управления морскими экосистемами, аналогично тому, как ландшафтные карты используются для сохранения лесов.
Это новое понимание пространственной экологии кораллов ставит под сомнение некоторые текущие подходы к восстановлению рифов, например, равномерную высадку коралловых фрагментов. Как и деревья в лесу, кораллы могут зависеть друг от друга для устойчивости и получать экологические преимущества от близкого соседства.
Создание фотомозаик и извлечение из них полезной информации — трудоемкий процесс. Для сбора изображений для шестнадцати участков в этом исследовании потребовалось более пяти полных дней подводных погружений. Обработка, сшивание, классификация и анализ тысяч изображений для каждой мозаики занимает дни и сотни часов. Однако, как отметил Эдвардс, сотрудничество с отделом компьютерных наук и инженерии UC San Diego приближает создание автоматизированного рабочего процесса, который значительно ускорит этот процесс.
Данные, собранные на рифе Пальмира, являются частью проекта 100 Island Challenge, целью которого является создание глобальной картины того, как коралловые рифы меняются со временем. Команда уже посетила почти 70 островов, чтобы создать фотомозаики, с планами повторного обследования каждого участка через два года. Эти изображения станут базовыми данными для местных организаций и для изучения влияния океанических условий и деятельности человека на рифы.
«Что действительно меня восхищает в подходе с крупномасштабной фотомозаикой, так это то, что он, по сути, позволяет вам забрать риф домой», — сказал Эдвардс. Возможность часами изучать тысячи отдельных кораллов в лаборатории дает insights, которые невозможно получить во время погружений, и открывает новые возможности для наблюдений и открытий, необходимых для развития науки.