2019-04-12 05:56:01
先进的虚拟技术捕捉了漂白后珊瑚礁如何恢复

斯克里普斯海洋研究所的研究人员和加州大学圣地亚哥分校的工程师使用新的成像软件检测了热带太平洋偏远的巴尔米拉环礁周围珊瑚礁漂白事件后的急剧恢复情况。该研究于4月5日在珊瑚礁发表。

2015年,巴尔米拉在有记录的历史中经历了最温暖的水,引发了广泛的漂白事件,影响了该岛周围90%以上的珊瑚。研究人员发现,尽管有大范围的漂白现象,但大部分珊瑚都恢复了,只有不到10%的珊瑚死亡。

这些结论是基于对珊瑚礁的全面监测,并提供更精确的观测,探测珊瑚礁如何随时间变化。研究人员使用了长达8年的同一个珊瑚礁区域的数千张照片的长期数据集。这些图像使用自定义软件拼接在一起,以创建生态系统的三维照片马赛克 - 珊瑚的虚拟表示。该技术由100岛挑战团队开发,该团队由海洋生态学家和工程师组成,他们使用最新技术监测世界各地的珊瑚礁。

“这种成像提供了一种在虚拟世界中回归环境的方式,”伍兹霍尔海洋研究所的主要作者和博士后迈克福克斯说,他以博士的身份完成了这项研究。斯克里普斯的学生。 “这使我们能够将珊瑚礁带回实验室。”

研究人员将这种成像技术与新的自定义可视化软件VisCore相结合,使用户能够重新检查构成马赛克的数千张照片。 VisCore为每10平方米的珊瑚礁区域拍摄了超过15,000张图像,然后处理数据以将图像转换为用户可以在虚拟现实中潜入的3D地图。

100岛挑战赛通过将一个高度跨学科的研究团队聚集在一起,创造了数据,算法和工具,现在允许科学家在实验室中实际探索珊瑚礁,从而为Viscore带来另一个层面。几乎每年的时间旅行;追踪个别殖民地的增长和衰落;并研究整个珊瑚礁的空间和时间关系。

加州大学圣地亚哥分校的计算机科学与结构工程教授Falko Kuester表示,该项目是通过将加州大学圣地亚哥分校的斯克里普斯和雅各布工程学院的研究人员聚集在一起,对该项目的深刻承诺而成为可能的。

他说:“我们希望为珊瑚礁提供发言权,讲述他们的故事并让利益相关者参与保护他们。”

研究人员生成的数百个视频可在YouTube上公开观看。

福克斯说:“该计划为我们提供了一个独特的机会,可以重新访问我们的每次潜水,并以新的焦点检查珊瑚礁。” “当我们'重新'回到图像中时,我们意识到漂白甚至比我们记得的时候还要糟糕,因为我们实际上在礁石上潜水收集数据。”

除了记录漂白外,研究人员还能够密切监测珊瑚的恢复情况。在漂白事件发生后观察珊瑚礁的照片,福克斯和团队记录了一种重要的造礁物种 - 壳珊瑚藻类的生长情况。这种藻类有助于将珊瑚礁固定在一起,并可以促进幼珊瑚的定居。

在珊瑚死亡并被珊瑚窒息的藻类覆盖的地区,研究人员发现在大约一年内,这种藻类被粉红色的壳状珊瑚线所取代。这部分是由于较大的生态系统的健康,因为巴尔米拉拥有强大的食草鱼群,可以控制破坏性的藻类生长。

随着时间的推移跟踪特定珊瑚群落的这些恢复过程,使研究人员更深入地了解个体珊瑚 - 以及它们所属的大珊瑚礁 - 如何在人类影响气候变化的时代应对环境压力。

传统上,珊瑚礁的变化是通过样带采样来测量的,其中潜水员沿着珊瑚礁的一条特定线记录观测结果。

“这就像试图通过前往一个随机的美国城市并询问人们是否有孩子一样来衡量全国人口增长,”斯克里普斯研究员斯图尔特桑丁说,他是该论文的共同作者,也是100岛挑战的共同创始人。 “你不会展示更大的画面。”

凭借珊瑚礁马赛克和VisCore精确的准确性,珊瑚科学家可以在广阔的区域内查看人口统计线索。数据的群体特定性质提供了更高的精确度,并且跟踪一个国家的人口增长,可以显示区域和国家趋势。

“利用新技术和更传统方法的结合,我们的团队能够证明,在最近的全球漂白事件中,巴尔米拉的珊瑚礁并没有像许多其他珊瑚礁那样遭受同样的命运,”斯克里普斯研究员兼高级研究员Jen Smith说。本文的作者,以及100岛挑战赛的联合创始人。 “尽管极端炎热,但珊瑚能够在没有普遍死亡的情况下恢复。这些发现肯定与全球珊瑚礁健康普遍下降有着重要的对比。”

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