Сложности картирования тихоокеанских и азиатских рифов

28 августа 2023 г.

Доктор Ричард Масгроув — независимый писатель по науке и бизнесу, живущий на Крайнем Севере Квинсленда. Он был старшим научным сотрудником Южно-Австралийского института исследований и разработок и операционным менеджером в компании Northern Gulf Resource Management Group в Крайнем Севере Квинсленда. Его карьера привела его на глубоководные траулеры в Большом Австралийском заливе, на рыбном рынке Цукидзи в Токио и в Мемориальном университете Ньюфаундленда в Канаде, а также на станциях разведения крупного рогатого скота в Сухих тропиках FNQ и на сцене South Australian Science Communicators.

Дес и Кельвин из Гладстона, Кэти и Филимоне из Фиджи, а также Виктор и Кристина из Палау сталкиваются с одной и той же проблемой – рифы, находящиеся под их опекой, сталкиваются с беспрецедентными угрозами. Рифы, которые защищали берега и поддерживали местное рыболовство на протяжении тысячелетий. Рыболовство поддерживается за счет традиционного управления, основанного на традиционных экологических знаниях, накопленных на протяжении тысячелетий и отражающих глубокое понимание местным населением своих экосистем.

Они не одиноки: в Тихом океане находится 27% мировых коралловых рифов, а ее островные государства особенно зависят от здоровых океанов в плане продовольствия, доходов и защиты прибрежных районов, говорит доктор Мануэль Гонсалес-Риверо из Австралийского института морских наук.

Необходимо новое понимание и инструменты для управления рифовыми островами и береговыми линиями, сталкивающимися с такими проблемами, как обесцвечивание кораллов, разрастание макроводорослей (морских водорослей), повышение уровня моря, болезни, хищничество, чрезмерный вылов рыбы, загрязнение и морской мусор.

ReefCloud — один из таких новых инструментов. Бесплатная платформа была основана Министерством иностранных дел и торговли Австралии (DFAT) и Австралийским институтом морских наук (AIMS) и предназначена для трудоемкого анализа изображений рифов.

Исследователи, наблюдающие за рифами, обычно плавают по трансектам и фотографируют. Трансекта — это линия между двумя точками; на рифе его можно пометить лентой, натянутой между колышками, вбитыми в дно, чтобы каждый раз измерять одну и ту же дорожку. Каждая фотография обычно занимает квадратный метр дна. Стандартизация имеет решающее значение в исследованиях.

Затем отдельные фотографии анализируются вручную с помощью таких программ, как Coral Point Count. Каждой фотографии присваиваются случайные баллы, определяются виды и состояние кораллов, а коралловый покров рассчитывается с использованием Windows Excel.

Дес Перселл, координатор рейнджеров Гидарджила, начал использовать Coral Point Count в 2019 году для мониторинга восемнадцати участков по всей территории претензии на титул коренных жителей кораллового побережья Порт-Кертиса, недалеко от Гладстона, Квинсленд.

Старший морской рейнджер Гидарджил Келвин Роу провел дни на подводном плавании, фотографируя пять разрезов на каждом участке, ежегодно делая 4500 фотографий для анализа. Это много часов, глядя на экран. Но в этом году Рейнджерс перешли на ReefCloud.

ReefCloud использует программное обеспечение для распознавания лиц, чтобы узнать, как тот или иной коралл выглядит на фотографии, и в следующий раз, когда этот вид появится, ИИ распознает и подсчитает его. Используя машинное обучение, алгоритм ReefCloud изначально был обучен на миллионах точек данных из ежегодных исследований 80 рифов на Большом Барьерном рифе с использованием изображений – в рамках программы долгосрочного мониторинга AIMS.

Пользователи загружают изображения на сайт ReefCloud, точно маркировав часть своих изображений, чтобы способствовать обучению модели специфике своего сайта. В результате они получают электронную таблицу с пропорциями различных видов, обнаруженных на каждой фотографии.

«AIMS также работает с местными сообществами для обмена традиционными знаниями и системами с партнерами и работает над их включением в структуру и мониторинг».

Как говорит Гонсалес-Риверо, руководитель исследовательской группы AIMS и директор ReefCloud, они сделали программное обеспечение общедоступным, чтобы позволить любым пользователям фотографировать рифы, собирать эту информацию, а затем использовать ИИ для анализа данных. Затем обобщенная информация упаковывается, поэтому можно легко сообщить, в чем заключается проблема, каковы ее причины и какие действия должны быть приоритетными.