Korallrev erbjuder många tropiska fiskar en livligt täckt tillflyktsort – en paus från havets intensiva tryck – vilket ger en möjlighet till skydd, näring och även reproduktion. Utlämnad till ett värmande hav på grund av klimatförändringar, rev upplever oftare och skadligare korallblekningshändelser, lämnar fisk (och andra havsbor) med karga boenden i områden som en gång mogna med liv.

Forskning publicerad denna vecka i Fjärranalys inom ekologi och naturvård använder ett nytt tillvägagångssätt för att kombinera tvådimensionella och tredimensionella fjärravkända havsmodeller för att mer exakt identifiera komplexa revstrukturer, och populationerna av fisk som lever inom dem. Att skapa kostnadseffektiva och korrekta rumsliga metoder för att identifiera kustnära "hotspots" är ett viktigt steg i skapandet av effektiva förvaltningsplaner för havsskydd och bevarande.

"Kartering och värdesättning av revområden som representerar viktiga hotspots för biologisk mångfald är viktigt för kustsamhällen som förlitar sig på friska revfiskpopulationer för mat, turism och kultur. Denna information kan hjälpa till att informera om akuta nödvändiga förvaltningsåtgärder för att upprätthålla friska rev och friska kustsamhällen, " sa forskningsledaren Lisa Wedding, Stanford Center for Ocean Solutions forskningsassistent och nyligen utnämnd docent vid University of Oxford, Skolan för geografi och miljö.

För en mer exakt skildring av dessa undervattensmiljöer, teamet tog ett mångfacetterat tillvägagångssätt. För att informera sina modeller, dykarna genomförde vanliga visuella fiskundersökningar under vattnet vid 625 transektstudieplatser längs Hawaiiöarna, som visar typen och längden på varje fiskart som visas. Dessa närliggande platser varierade i livsmiljötyper (som korallrev och sjögräsbäddar), marina bevarandeinsatser (studier av områden i och utanför marina skyddade områden) tillsammans med blandad mänsklig påverkan och exponeringar av kustlinje.

De utnyttjade sedan satellitdata för att skapa 2D-habitatkartor på varje plats. Även om det användes flitigt tidigare, att använda 2D-satellitdata för korallrevskartläggning har begränsningar, eftersom endast planimetriska (eller horisontella) områden av livsmiljöer redovisas snarare än den totala komplexa 3D-strukturen. När det gäller korallrev, utarbetade habitatkonfigurationer indikerar högre potential för biologisk mångfald, en huvudindikator på ett sunt ekosystem.

Teamet vände sig till en teknik som heter ljusdetektion och avstånd (LiDAR), ett fjärravkänningsverktyg som använder ljus i form av en pulsad laser för att mäta variabla avstånd. Detta gjorde det möjligt för dem att skapa 3D-modeller, levandegör den sanna komplexiteten i korallrevets havsbotten. Utrustad med denna information, forskarna kunde skapa prediktiva modeller av revfisksamhället, baserat på insamlade livsmiljödata. Förvånande, den mest effektiva modellen var en kombination av 2-D och 3-D LiDAR satellitdata, som mest exakt förutspådde mångfalden av korallrevsfiskar, biomassa och densitet.

"Vi fann att 2-D karakterisering av havsbotten inte fångar de intrikata relationerna mellan rev och fisksamhällen, och tillämpningen av LiDAR i detta arbete hjälper till att främja havslandskapsekologiteori och tillämpning i den tredje dimensionen, sa Wedding.

Seascape ekologi är en framväxande tillämpad vetenskap som fokuserar på att förstå konsekvenserna av rumsliga mönster i havet och är ämnet för en ny bok, Havslandskapsekologi , redigerad av Simon J. Pittman, medförfattare av Lisa M. Wedding, och publicerad av Wiley.

Forskarna noterade också att marina skyddade områden genomgående upplevde högre fiskmångfald och biomassa. Detta innebär att förvaltningen av fisket spelar en grundläggande roll för bevarandet av havet och bör inte förbises. Detta tyder också på att skapande av marina skyddade områden där komplexa 3D-revstrukturer finns kan vara nyckeln för att etablera mer motståndskraftiga havsekosystem, kunna återhämta sig snabbare från framtida blekningshändelser eller andra skadliga krafter.

"Att förstå havslandskapet ur ett 3D-perspektiv erbjuder stor potential att föra fram vår kunskap om korallrev, " Wedding sa. "LiDAR fjärranalys tillåter oss att fånga den intrikata 3D vertikala strukturen av korallrev och förstå var livsmiljöer har högt bevarandevärde för att informera framtida havsplaneringsinsatser. Vår forskning stödjer utformningen av marina skyddade områden på dessa platser, som bör vara en förvaltningsprioritet, eftersom habitatkomplexitet kan förbättra revens motståndskraft och återhämtning."

Ser fram emot, Stanford Center for Ocean Solutions planerar att samarbeta med University of Oxford och Arizona State University för att skala upp denna nya fjärranalysmetod för att kartlägga korallrevsrisk och motståndskraft i Palau. Tekniken stöder hantering av mer motståndskraftiga arter och ger ett snabbare tillvägagångssätt för att övervaka korallrevens hälsa, vilket gör det möjligt för chefer att bättre fördela resurser för blekningsevenemang och korallåterhämtning.