Forskare vid Scripps Institution of Oceanography och ingenjörer vid UC San Diego har använt ny bildprogramvara för att upptäcka dramatisk återhämtning efter en blekningshändelse på reven som omger den avlägsna Palmyra-atollen i det tropiska Stilla havet. Forskningen publicerades 5 april i Korallrev .

2015, Palmyra upplevde sitt varmaste vatten i historien, föranledde en omfattande blekningshändelse som påverkade över 90 procent av korallerna som omger ön. Forskare fann att trots den utbredda blekningen, de flesta av korallerna återhämtade sig, med mindre än 10 procent dör.

Slutsatserna baseras på en omfattande övervakning av reven och ger mer exakta observationer av hur reven förändras över tid. Forskarna använde en långsiktig datauppsättning med tusentals bilder av samma revområde som samlats in under åtta år. Dessa bilder sys ihop med hjälp av anpassad programvara för att skapa tredimensionella fotomosaiker av ekosystemet-en virtuell representation av korallerna. Tekniken utvecklades av teamet 100 Island Challenge, en samarbetsgrupp av marina ekologer och ingenjörer som använder den senaste tekniken för att övervaka korallrev runt om i världen.

"Denna bildbehandling ger ett sätt att komma tillbaka till miljön i en virtuell värld, sa Mike Fox, huvudförfattare och postdoc vid Woods Hole Oceanographic Institution, som slutförde forskningen som Ph.D. student på Scripps. "Det tillåter oss att föra revet tillbaka in i labbet."

Forskarna kombinerade denna bildteknik med en ny anpassad visualiseringsprogramvara, VisCore, som tillåter användare att ompröva de tusentals fotografier som utgör mosaikerna. VisCore tog mer än 15, 000 bilder för varje 10 kvadratmeter stort område av korallrev och sedan bearbetade data för att förvandla bilderna till en 3D-karta som användare kan dyka in i i virtuell verklighet.

100 Island Challenge öppnade bokstavligen upp en annan dimension för Viscore genom att föra samman ett mycket tvärvetenskapligt forskargrupp, för att skapa data, algoritmer och verktyg som nu gör det möjligt för forskare att virtuellt utforska rev i labbet; att resa i tiden praktiskt taget från år till år; att spåra tillväxten och nedgången av enskilda kolonier; och att studera rumsliga och tidsmässiga relationer över revet.

Projektet möjliggjordes genom att sammanföra forskare från Scripps och Jacobs School of Engineering vid UC San Diego med ett djupt engagemang för projektet, sa Falko Kuester, professor i datavetenskap och konstruktionsteknik vid UC San Diego.

"Vi vill ge korallreven en röst, att berätta sina historier och engagera intressenter för att skydda dem, " han sa.

Hundratals videor som forskarna skapade är tillgängliga på YouTube för allmän visning.

"Programmet gav oss den unika möjligheten att praktiskt taget återbesöka vart och ett av våra dyk och att undersöka revet med ett nytt fokus, " sa Fox. "När vi "dök" tillbaka in i bilderna, vi insåg att blekningen var ännu värre än vi kom ihåg när vi faktiskt dykade på revet som samlade in data. "

Tillsammans med att dokumentera blekningen, forskarna kunde noggrant följa korallåterhämtningen. Tittar på fotomosaik av revet efter blekningshändelsen, Fox och team dokumenterade tillväxt i en viktig revbyggande art, crustose coralline alger. Denna alg hjälper till att hålla ihop reven och kan uppmuntra bosättningen av unga koraller.

I områden där koraller dog och var täckt av revkvävande alger, forskare såg att om ungefär ett år ersattes denna alger av den rosa crustose coralline. Detta beror delvis på hälsan hos det större ekosystemet, eftersom Palmyra har robusta populationer av växtätande fiskar som kan kontrollera destruktiv algtillväxt.

Att spåra dessa återhämtningsprocesser vid specifika korallkolonier över tid ger forskarna en djupare förståelse för hur enskilda koraller – och det större revet de är en del av – klarar av miljöpåfrestningar i en tidevarv av mänskligt påverkade klimatförändringar.

Traditionellt, förändringar i korallrev mättes med transektprovtagning, där dykare registrerar observationer längs en specifik linje över revet.

"Det är som att försöka mäta den nationella befolkningstillväxten genom att gå till en slumpmässig amerikansk stad och fråga folk om de hade ett barn, sade Stuart Sandin, en Scripps-forskare som var medförfattare till uppsatsen och är medgrundare av 100 Island Challenge. "Du kommer inte att visa den större bilden."

Med revmosaikerna och den exakta VisCore -noggrannheten, korallforskare kan titta på demografiska ledtrådar i ett stort område. Datans kolonispecifika karaktär ger mer precision, och som att följa befolkningstillväxten i ett land, kan visa regionala och nationella trender.

"Med en kombination av ny teknik och mer traditionella metoder, vårt team kunde visa att reven i Palmyra inte led samma öde som många andra rev under den senaste globala blekningshändelsen, sa Jen Smith, en Scripps-forskare och senior författare på tidningen, och medgrundare av 100 Island Challenge. "Trots extrem uppvärmning, koraller kunde återhämta sig utan att uppleva utbredd dödlighet. Dessa fynd utgör verkligen en viktig motpol till den allmänna nedgången i revhälsan som rapporteras globalt."