Uma ferramenta de mapeamento para plantar corais

Muitas questões de gestão de recifes de coral estão centradas em torno da saúde do recife, como "qual área de recife tem melhor cobertura de coral vivo?" ou “que área de recife atende a certos critérios para aumentar o sucesso da restauração de corais?”. Imagens de satélite multiespectrais ainda são muito grosseiras para diferenciar a cobertura de coral de algas, que tem uma assinatura espectral semelhante. Uma solução é usar dados do espectrômetro de imagem (também chamados de dados hiperespectrais). Com centenas de bandas espectrais, esses dados são capazes de capturar as sutis variações da assinatura espectral entre corais e algas, tornando possível diferenciá-los. Os espectrômetros de imagem podem ser montados em aviões para coletar dados em grandes áreas (veja a imagem abaixo). A escala dos projetos que são adaptados a esta abordagem de mapeamento geralmente se estende por algumas dezenas de quilômetros, cobrindo pequenas nações insulares ou seções de recifes. Devido ao seu pequeno tamanho e pequena área de recife, as ilhas do Caribe são candidatas ideais para essa tecnologia.

Vista de St. Croix do avião do Observatório Aerotransportado Global. Foto © Marjo Aho

O Global Airborne Observatory (GAO) da Arizona State University em parceria com a The Nature Conservancy coletou dados de espectrômetro de imagem para derivar dados qualitativos de recifes de corais, incluindo cobertura de corais vivos, rugosidade (o arranjo tridimensional da estrutura do recife) e batimetria. Este processo também produz conjuntos de dados auxiliares, incluindo porcentagem de cobertura de algas, cobertura de ervas marinhas e cobertura de areia. Visualize e use os mapas no site do Caribbean Marine Maps: Mapas de imagens aerotransportadas.

Espectrômetro de imagem montado em um plano coletando dados hiperespectrais. Fonte: Knaeps et al. 2006

Os mapas do GAO estão sendo usados ​​para selecionar locais de plantio externo no sudeste da República Dominicana, fornecendo informações sobre critérios logísticos e ecológicos para aumentar as taxas de sobrevivência de plantio externo, conforme descrito no estudo de caso abaixo.

Estudo de caso: usando tecnologia de sensoriamento remoto para informar a seleção de outplant em Bavaro, República Dominicana

Os esforços de restauração na República Dominicana foram liderados por Fundação Grupo Puntacana (FGPC) e Fundação Dominicana de Estudios Marinos (FUNDEMAR), em estreita colaboração com a TNC. Como profissionais da restauração de corais, seus programas se concentram em melhorar os serviços do ecossistema para o futuro, otimizando e ampliando a restauração, promovendo o manejo da conservação dos recifes de corais e fornecendo oportunidades alternativas e sustentáveis ​​de subsistência. Seus objetivos gerais são reduzir o declínio da população de corais e a degradação do ecossistema e restabelecer um ecossistema de recife autossustentável e funcional. Muitos desses objetivos foram alcançados por meio da propagação assexuada de Acropora cervicornis, coral staghorn.

Mapa do Caribe insular com destaque para a República Dominicana. Imagem © The Nature Conservancy

O FGPC e a FUNDEMAR organizaram plantações massivas chamadas “Coral Manias” nas quais as partes interessadas e voluntários, incluindo ONGs locais e internacionais, operadoras de mergulho, o setor de turismo e o governo dominicano, estão engajados em três dias de esforços de restauração de corais. Embora Coral Manias tenha tido sucesso, a seleção dos locais de implantação carece de critérios padronizados para a seleção do local. Em vez disso, os critérios de seleção dependem da experiência local, o que restringe o esforço de plantio externo a pequenas seções do recife. Para construir uma abordagem econômica para a seleção do local de implantação e para aumentar o sucesso da restauração, o sensoriamento remoto está sendo usado para identificar os locais ideais para a restauração de corais.

Vista aérea da República Dominicana. Foto © Jeff Yonover

Em 2019, a TNC e o Global Airborne Observatory (GAO), em colaboração com o FGPC, FUNDEMAR e o Vermelho Arrecifal Dominicana (RAD), criou uma série de mapas de alta resolução para os recifes do sudeste da República Dominicana, cobrindo o Santuário Marinho do Sudeste. O GAO usa um sensor de espectrômetro de imagem que coleta imagens de alta resolução (1 m) de recifes de coral. Mapas de alta resolução são derivados desses dados que representam batimetria, cobertura de coral vivo, complexidade de habitat e cobertura percentual de algas, ervas marinhas e areia.

Os mapas do GAO estão sendo usados ​​para selecionar locais de plantio externo no sudeste da República Dominicana. Critérios logísticos e ecológicos foram usados ​​em estreita consulta com especialistas locais em corais, para maximizar o orçamento e aumentar as taxas de sobrevivência de plantio. Dois critérios logísticos que visam facilitar o processo de implantação e reduzir o tempo e, consequentemente, os custos em campo:

1. Distância entre o viveiro e o local de implantação (> 1000 m)
2. Exposição às ondas (habitats de recife protegidos foram priorizados)

Cinco critérios ecológicos foram considerados para aumentar a probabilidade de sobrevivência de plantas externas:

1. Habitats de fundo duro
2. Um mínimo de 5-10% de cobertura de coral vivo
3. Um máximo de 20-30% de cobertura de algas
4. Maior rugosidade com base na complexidade do habitat modelado (evite o habitat plano)
5. Profundidade entre 5-8 m

Uma vez que os critérios e seus intervalos foram decididos, os mapas do GAO foram usados ​​para encontrar um conjunto de sites que melhor atendia aos critérios. Usando o Implantação do aplicativo GEE, cada uma das camadas de entrada pode ser visualizada e os limites de critérios definidos. Desta forma, os usuários podem filtrar as áreas que não atendem aos critérios e locais ideais para implantação podem ser selecionados. Uma série de coordenadas GPS foi gerada dias antes do evento Coral Mania e cada local foi verificado quanto à precisão dos critérios usando mergulho autônomo e mergulho livre.

Ferramenta online de mapas derivados do GAO para os recifes do sudeste da República Dominicana, onde os critérios ecológicos podem ser selecionados para maximizar o sucesso do plantio externo de corais. Imagem © The Nature Conservancy

Equipe Coral Mania em Bavaro em 2019. Foto © The Nature Conservancy

O evento Coral Mania de novembro de 2019 reuniu dezenas de voluntários, incluindo ONGs, autoridades ambientais dominicanas, operadoras de mergulho e outras partes interessadas locais. Juntos 1,711 Acropora cervicornis fragmentos foram implantados em locais em Bavaro (Cabeza de Toro). As inspeções visuais confirmaram que os locais selecionados para plantio externo atendiam aos critérios logísticos e ecológicos, mostrando ainda que os mapas do GAO são ferramentas úteis para direcionar os locais de restauração.

Este estudo de caso mostra que os dados de sensoriamento remoto são uma ferramenta útil para informar as melhores práticas de restauração. Os mapas do GAO foram precisos o suficiente para selecionar locais que provavelmente aumentarão a sobrevivência de plantas externas de coral. Em janeiro e outubro de 2020, a TNC monitorou as plantas externas em três locais selecionados aleatoriamente e confirmou a sobrevivência de 85% dos fragmentos de coral. A equipe de pesquisa não encontrou evidências de fragmentos destacados do substrato, o que indicava ainda mais a adequação da planta externa aos locais selecionados. No entanto, o monitoramento de longo prazo dessas plantas externas é necessário para melhor abordar e refinar os critérios e o sucesso da restauração.

O custo de restauração de coral foi estimado em $ 1,717 até $ 2,879,773 USD por hectare ref e pesquisas sugerem que os custos atuais superam os benefícios. ref O uso de dados de sensoriamento remoto pode ser economicamente incorporado às atividades de restauração, pois os dados de alta resolução podem ser coletados do mapeamento aerotransportado de grandes áreas (milhares a milhões de hectares) com custos de US $ 0.01 por hectare a taxas sem fins lucrativos. ref O grande desafio para replicar este estudo de caso é ter os mapas em mãos, mas uma vez desenvolvidos, usar a ferramenta de seleção do local é simples.