A számolás általában minden ökológiai vizsgálat alapját képezi. Annak ismerete, hogy hány állat és milyen faj él egy adott élőhelyen, elengedhetetlen a köztük lévő kapcsolatok megértéséhez. Ez a tudás azt is lehetővé teszi a tudósok számára, hogy meghatározzák, hogy az egyes fajpopulációk hogyan változnak az idők során, és extrapolálhatják, hogy a környezet és a benne lévő fajok hogyan változhatnak a jövőben. Ez különösen fontos annak meghatározásakor, hogy a gazdálkodási vagy a természetvédelmi erőfeszítéseket ki kell igazítani.
kapcsolodo tartalom
- Miért a műholdak a legjobb biológusok?
- A legritkább bálnafaj a világon, Új-Zélandon
Nehézségekbe ütközik azonban annak megtudása, hogy hány állat létezik egy adott helyen. Az óceánban élő állatok számára ez a feladat még nehezebbé válik, mivel az óceán olyan nagy, és elég jól rejti az állatok mélységét. Még az olyan óriási emlősök, mint a bálnák is, akik idejük jelentős részét az óceán felszínén töltik, nehezen számíthatók be. Gyakran a számlálást csak egy ember végzi, aki szárazföldön vagy egy hajóállványon áll, pár távcsővel, vagy egy kis síkban repül, és mindent megtesz, hogy észrevegye a megfoghatatlan bálnákat.
"A bálnapopulációkat mindig nehéz volt felbecsülni" - mondta Peter Fretwell, a Brit Antarktisz Felmérés kutatója nyilatkozatában. "A számolásuk tradicionális módjai lokalizáltak, drágák és pontatlanok."
De mi lenne, ha ezt a feladatot ehelyett automatizálhatnánk és egyszerre egy nagy óceánterületen is végrehajtanánk?
Fretwell és kollégái a felmérésben rájöttek, hogy legalább a bálnák esetében a nagyon nagy felbontású műholdas képek hasznos parancsikont kínálhatnak az állatok számlálásához. Noha néhány múltbeli tanulmány a bálnák felmérésének egyik lehetőségét a műholdak felé fordította, ezek az erőfeszítések nem hoztak sok sikert, főleg azért, mert a képek nem voltak túl finomítva. A csoport véleménye szerint azonban a képalkotó felbontás és pontosság területén a közelmúltban elért előrehaladás elegendő lehet a megújult felmérési kísérletek sikerességéhez.
Úgy döntöttek, hogy ezt az ötletet kipróbálják egy argentin Valdes-félsziget partjainál található öbölben, ahol a jobb déli bálnák gyűlnek össze. A bálnavadászat tilalmának köszönhetően úgy tűnik, hogy a korábban veszélyeztetett állatok száma növekszik, de senki sem tudja a helyes bálnák tényleges populációját.
A mai PLoS One-ban közzétett tanulmányban a kutatók a WorldView2 által készített egyetlen képet analizálták, amely egy műhold, amely rendkívül nagy felbontású képeket képes leképezni. Az általuk megszerzett WorldView2 kép egy 40 négyzetmérföldes óceáni területet vett fel, és olyan képeket nyújtott, amelyek mélyebben hatolnak be a vízoszlopba, mint a jelenleg alkalmazott többi műhold. A képet nyolc színes sávra bontották, a földfelbontás körülbelül két méter per pixel, és egy pankromatikus sáv, amelynek földfelbontása 50 cm volt.
A bálnák észlelésére a csoport először manuálisan vizsgálta meg a képeket, majd képfeldolgozó szoftvert használt, amelyben felhasznált bálnafelismerő algoritmust alkalmaztak. A szoftver és a kutatók egyaránt szűkítették a potenciális bálnákat három kérdés feltevésével: Megfelelő méretű és alakú bálna? Olyan helyen van, ahol várhatóan bálna lesz? Vannak-e más tárgyak, amelyek lebegnek, vagy homályos a kép, ami azt jelentheti, hogy a bálna néz ki, valójában csak buborékok, szikla vagy madarak?
Ezekből a képekből a kutatók kézzel azonosították, hogy 55 bálna, és 23 másik tárgyuk szerint bálnák voltak. További 13 lehetséges bálnát észleltek a felszín alatt. A legjobb eredményeket azoknak a rejtett bálnáknak a megfigyelésére észlelték, amelyek a műholdas ötödik sávjában, a fény spektrumának lila végén (400–450 nanométer) hullámok alatt rekednek.
Egy jobb bálna, a világ különböző hullámhosszain keresztül, a WorldView2 műholdas által elfoglaltan nézve. (Fotó: Fretwell et al., PLoS One) A számítógépnek sikerült azonosítania a bálnák 89% -át, amelyeket a kutatók kézzel mutattak meg a képeken. A számítógép 24% -os hamis pozitív rátát mutatott, ami azt jelenti, hogy a bálnák közé sorolta a dolgokat, amelyeket a kutatók megállapítottak, hogy nem bálnák, például hajók. Az ötlet az, hogy végül javítsuk az algoritmus pontosságát, hogy a bálnaellenőrzéseket majdnem automatizált feladattá tegyük.
Ez a tanulmány a koncepciómunka bizonyítéka - egy lehetséges új módszert vezet be. A csoport rámutat arra, hogy továbbra is helyszíni felméréseket kell végezni annak megállapítására, hogy a műholdakon hiányozhatnak-e bálnák, vagy esetleg elfogultak-e bizonyos bálnák másokkal szembeni észlelése felé, vagy ellen (például például a borjakkal rendelkező anyák néha megtévesztő blob, nem pedig különálló bálnavázlatok). A műholdas képen bálnanak tűnő és az óceánban valóban úszásnak a földön történő összehasonlítása tovább validálja a módszert.
„A következő kihívás az észlelési valószínűség meghatározása és annak megértése, hogy a képekből származó adatok felhasználhatók-e megbízható mutatóként a populáció méretére vagy a jelenlétre” - írják a szerzők. "Ez a cikk azt mutatja, hogy a műholdas képek automatizált elemzése jó eredményt hozhat a kézi számlálással, de további munkára van szükség annak biztosítása érdekében, hogy ezek a kézi számlálások arányosak legyenek a felszíni bálnák valós számával."
Ha egymás után több műholdas képet készítenek, ez segíthet azonosítani, mi az a valódi bálna, és mi a helyhez kötött szikla vagy szórt hullám. Azt is írják, hogy a módszer leginkább a hullámmentességű nyugodt vízben működik, amely egyelőre korlátozza annak alkalmazhatóságát. Ezenkívül segítséget nyújt annak megismerésében, hogy a bálnák hol vannak valószínűleg, mint például a cikkben bemutatott esettanulmány.
Ha a módszer életképesnek bizonyul, akkor a szerzők úgy gondolják, hogy nemcsak a jobb bálnapopulációk becslésére és megfigyelésére lehetne használni, hanem más bálnafajok számának meghatározására is. Ahogy a jövőben elérhetővé válnak a jobb minőségű műholdas képek, a bálnák űrből történő felmérése remélhetőleg még pontosabb és hasznosabb eszköz lesz a természetvédő övében - írják a kutatók.
