Onderzoekers van Scripps Institution of Oceanography en ingenieurs van UC San Diego hebben nieuwe beeldvormingssoftware gebruikt om dramatisch herstel te detecteren na een verbleking op de riffen rond het afgelegen Palmyra-atol in de tropische Stille Oceaan. Het onderzoek is op 5 april gepubliceerd in Koraalrif .

anno 2015, Palmyra beleefde het warmste water in de geschiedenis, veroorzaakte een wijdverbreide bleekgebeurtenis die meer dan 90 procent van de koralen rond het eiland trof. Onderzoekers ontdekten dat ondanks de wijdverbreide bleking, de meeste koralen hersteld, met minder dan 10 procent sterven.

De conclusies zijn gebaseerd op uitgebreide monitoring van de riffen en zorgen voor nauwkeurigere observaties van hoe riffen in de loop van de tijd veranderen. De onderzoekers gebruikten een langetermijndataset van duizenden foto's van hetzelfde rifgebied die gedurende acht jaar waren verzameld. Deze afbeeldingen werden aan elkaar genaaid met behulp van aangepaste software om 3D-fotomozaïeken van het ecosysteem te maken - een virtuele weergave van de koralen. De technologie is ontwikkeld door het 100 Island Challenge-team, een samenwerkingsverband van mariene ecologen en ingenieurs die de nieuwste technologie gebruiken om koraalriffen over de hele wereld te volgen.

"Deze beeldvorming biedt een manier om terug te keren in de omgeving in een virtuele wereld, " zei Mike Vos, hoofdauteur en postdoc bij Woods Hole Oceanographic Institution, die het onderzoek als Ph.D. student aan Scripps. "Het stelt ons in staat om het rif terug naar het laboratorium te brengen."

De onderzoekers combineerden deze beeldtechnologie met nieuwe aangepaste visualisatiesoftware, VisCore, waarmee gebruikers de duizenden foto's waaruit de mozaïeken bestaan ​​opnieuw kunnen bekijken. VisCore nam meer dan 15, 000 afbeeldingen voor elke 10 vierkante meter koraalrif en verwerkte de gegevens vervolgens om de afbeeldingen om te zetten in een 3D-kaart waar gebruikers in virtual reality in kunnen duiken.

De 100 Island Challenge ontgrendelde letterlijk een andere dimensie aan Viscore door een zeer interdisciplinair onderzoeksteam samen te brengen, om de gegevens te maken, algoritmen en tools waarmee wetenschappers nu virtueel riffen in het laboratorium kunnen verkennen; om van jaar tot jaar virtueel in de tijd te reizen; om de groei en achteruitgang van individuele kolonies te volgen; en om ruimtelijke en temporele relaties over het rif te bestuderen.

Het project werd mogelijk gemaakt door onderzoekers van Scripps en de Jacobs School of Engineering van UC San Diego samen te brengen met een diepe betrokkenheid bij het project, zei Falko Kuester, een professor in computerwetenschappen en structurele engineering aan UC San Diego.

"We willen koraalriffen een stem geven, om hun verhaal te vertellen en belanghebbenden te betrekken om hen te beschermen, " hij zei.

Honderden video's die de onderzoekers hebben gemaakt, zijn beschikbaar op YouTube voor openbare weergave.

"Het programma gaf ons de unieke kans om elk van onze duiken virtueel opnieuw te bezoeken en het rif met een nieuwe focus te onderzoeken, ' zei Fox. 'Toen we terug in de beelden 'doken', we realiseerden ons dat het bleken nog erger was dan we ons herinnerden toen we daadwerkelijk op het rif aan het duiken waren om de gegevens te verzamelen."

Samen met het documenteren van het bleken, de onderzoekers konden koraalherstel nauwlettend volgen. Kijkend naar fotomozaïeken van het rif na het bleken, Fox en team documenteerden de groei van een belangrijke rifvormende soort, korstachtige verkalkte algen. Deze alg helpt riffen bij elkaar te houden en kan de vestiging van juveniele koralen aanmoedigen.

In gebieden waar koraal stierf en bedekt was met rifverstikkende algen, onderzoekers zagen dat deze alg in ongeveer een jaar was vervangen door de roze crustose coralline. Dit komt mede door de gezondheid van het grotere ecosysteem, aangezien Palmyra robuuste populaties van plantenetende vissen heeft die destructieve algengroei kunnen beheersen.

Door deze herstelprocessen bij specifieke koraalkolonies in de loop van de tijd te volgen, krijgen onderzoekers een dieper inzicht in hoe individuele koralen - en het grotere rif waar ze deel van uitmaken - omgaan met omgevingsstress in het tijdperk van door de mens beïnvloede klimaatverandering.

traditioneel, veranderingen in koraalriffen werden gemeten met transectbemonstering, waarin duikers waarnemingen vastleggen langs één specifieke lijn over het rif.

"Het is alsof je de nationale bevolkingsgroei probeert te meten door naar een willekeurige Amerikaanse stad te gaan en mensen te vragen of ze een kind hadden. " zei Stuart Sandin, een Scripps-onderzoeker die co-auteur was van het artikel en mede-oprichter is van de 100 Island Challenge. "Je gaat niet het grotere plaatje laten zien."

Met de rifmozaïeken en de uiterste nauwkeurigheid van VisCore, koraalwetenschappers kunnen demografische aanwijzingen in een uitgestrekt gebied bekijken. Het koloniespecifieke karakter van de gegevens geeft meer precisie, en zoals het volgen van de bevolkingsgroei in een land, regionale en nationale trends kunnen laten zien.

"Met behulp van een combinatie van nieuwe technologie en meer traditionele benaderingen, ons team kon aantonen dat de riffen van Palmyra niet hetzelfde lot hebben ondergaan als veel andere riffen tijdens de recente wereldwijde verbleking, " zei Jen Smit, een Scripps-onderzoeker en senior auteur op het papier, en mede-oprichter van de 100 Island Challenge. "Ondanks extreme verhitting, koralen konden herstellen zonder wijdverbreide sterfte te ervaren. Deze bevindingen vormen zeker een belangrijk tegenwicht voor de algemene achteruitgang van de gezondheid van het rif die wereldwijd wordt gerapporteerd."