Uma ferramenta de monitoramento para rastrear a sobrevivência de colônias de corais

O mapeamento de subsuperfície é a abordagem de sensoriamento remoto com a menor pegada de mapeamento, no entanto, fornece a resolução espacial mais alta. Ele usa fotografia subaquática, geralmente operada por mergulhadores ou mergulhadores, e foca em uma área muito pequena do recife. A abordagem para obter fotos é a mesma usada no mapeamento com drones aéreos. A fotogrametria de proximidade pode registrar mudanças muito sutis no crescimento e perda de corais (por exemplo, escala milimétrica), o que é uma ferramenta poderosa para monitorar locais externos. 

A fotogrametria de proximidade é usada em combinação com uma técnica chamada Structure-from-Motion (SfM) para criar modelos tridimensionais de alta resolução da estrutura do recife. Modelos 3D da estrutura do recife podem ser usados ​​para monitorar mudanças na rugosidade, uma característica importante dos recifes de coral para peixes dependentes de corais e outros organismos associados aos recifes. Além da estrutura, mudanças em corais vivos, biodiversidade, doenças e impactos de espécies invasoras também podem ser monitorados.

Nuvem de pontos 3D de Coral Elkhorn (Acropora palmata) criada a partir de centenas de fotos estéreo. Imagem © Steve Schill

The Nature Conservancy (TNC) está liderando este trabalho nas Ilhas Virgens dos EUA (USVI), onde está pesquisando o crescimento de colônias de corais transplantados. Leia o estudo de caso abaixo.

Estudo de caso: fotogrametria para monitorar a restauração de corais no USVI

Mapa do Caribe insular com destaque para as Ilhas Virgens dos EUA. Imagem © The Nature Conservancy

O USVI Coral Innovation Hub, um centro para promover a inovação e a ciência na restauração de corais, localizado em St. Croix, faz parte da Estratégia de Coral do Caribe da TNC com o objetivo geral de desenvolver e implantar soluções escaláveis ​​para melhorar a saúde do recife de coral e maximizar os benefícios que os recifes oferecem para as pessoas e a natureza em um clima em mudança. O USVI Coral Innovation Hub inclui um viveiro de corais em terra e um laboratório de pesquisa, bem como vários viveiros de corais na água, onde abordagens de propagação sexual e assexuada de corais estão sendo aplicadas e testadas para restauração de corais em grande escala. Com o objetivo de desenvolver novas tecnologias e protocolos de monitoramento para quantificar com precisão e eficiência os impactos dos esforços de conservação dos recifes, o USVI Coral Innovation Hub está aplicando técnicas fotogramétricas para monitorar projetos de restauração de corais no território.

Por amostragem em pontos de tempo antes, durante e após as atividades de restauração, os cientistas de corais da TNC no USVI estão combinando pesquisas convencionais de monitoramento de recifes (por exemplo, pesquisas de mergulhadores de bentos e peixes no Atlântico e Golfo Rapid Reef Assessment) com técnicas fotogramétricas padronizadas de proximidade (ou seja, Estrutura de Movimento). O objetivo é coletar e analisar regularmente produtos de modelo de superfície ortomosaico e digital para monitorar mudanças na restauração de corais e controlar locais (não restaurados). Os modelos digitais de superfície, gerados a partir de fotos estéreo, permitem o monitoramento de pequenas mudanças no crescimento e perda de corais, em escala milimétrica, a partir de mudanças na estrutura tridimensional.

Emmanuel Irizarry-Soto observa corais estrela de rocha microfragmentados no berçário. Foto © The Nature Conservancy

Com essas informações, os cientistas de corais da TNC podem monitorar mudanças no recife, como rugosidade (o arranjo tridimensional da estrutura do recife), doenças, crescimento e perda de corais. Esses dados são essenciais para quantificar os impactos da restauração do habitat do recife de coral no tempo e no espaço e para permitir a comparação das mudanças na estrutura do recife em locais restaurados e não restaurados. A análise dos efeitos da restauração na complexidade estrutural e rugosidade são especialmente pertinentes para projetos de restauração de corais que visam manter ou melhorar os recifes para proteção costeira e habitat essencial para peixes e outros organismos associados aos recifes.

Um exemplo de Cane Bay, St. Croix, Ilhas Virgens dos EUA de como os dados de estrutura de movimento coletados em pontos de tempo diferentes (da esquerda para a direita: abril a agosto de 2019) permite que os operadores detectem mudanças poderosas de crescimento e erosão usando o fotomosaico e modelos de superfície digital. Esquerda: pré-implantação. Centro: pós-implantação. À direita: detecção de mudança mostrando acreção / crescimento (amarelo) e erosão (vermelho) após o plantio de coral. Imagens © The Nature Conservancy

No USVI, essa abordagem e tecnologia de monitoramento continua a ser desenvolvida para atender às necessidades de diferentes projetos de restauração. Por exemplo, os métodos de coleta de fotos são adaptados aos parâmetros de um determinado local (raso versus profundo, transectos versus parcelas) e algoritmos estão sendo iterados para derivar as métricas que são mais úteis para medir a mudança.