Inspiriert von einem Besuch beim Zahnarzt stellt Dr. Kate Quigley eine neue Methode zur Überwachung von Korallengröße und -wachstum vor, die die Vermessungszeit um 99 % verkürzt. Methodik und Ergebnisse sind in veröffentlicht Methoden in Ökologie und Evolution.
Dr. Kate Quigley, Senior Research Scientist bei der Minderoo Foundation, die die Forschung am Australian Institute of Marine Science und der James Cook University durchführte, hat eine neue zerstörungsfreie Methode zum schnellen und sicheren Scannen von Korallen entwickelt, die zuvor mühsame Verfahren einspart und langwierige Vermessungstechniken.
Inspiriert von einem Besuch beim Zahnarzt, bemerkte Dr. Quigley die Ähnlichkeiten zwischen Korallen und unseren Zähnen – beide basieren auf Kalzium und erfordern Messgeräte, die nassen Oberflächen standhalten können. „Eines Tages war ich beim Zahnarzt und sie brachten dieses neue Scangerät auf den Markt. Ich wusste sofort, dass es etwas sein könnte, das zum Scannen sehr kleiner Korallen verwendet werden könnte, da Korallen und Zähne tatsächlich viele ähnliche Eigenschaften haben. Der Rest ist Geschichte.“
Korallenriffe gehören zu den produktivsten Ökosystemen der Erde und bieten Menschen auf der ganzen Welt wichtige Nahrungs- und Schutzdienste. Diese wichtigen Ökosysteme haben in den letzten Jahrzehnten ernsthafte Rückgänge erlitten, was eine Flut von Forschungen zu ihrer grundlegenden Biologie und Wiederherstellung ausgelöst hat. Das Verständnis der kritischen Lebensphase junger Korallen ermöglicht es Wissenschaftlern, Ökosystemveränderungen, die Auswirkungen von Störungen und ihr Erholungspotenzial vorherzusagen.
Die Rekonstruktion von 3D-Modellen von Korallen offenbart Einblicke in ihre Gesundheit und ihre Reaktion auf Belastungen wie steigende Temperaturen oder Versauerung. Es gibt mehrere Methoden, um diese 3D-Modelle zu erstellen und zu bewerten, ihre Effektivität wird jedoch verringert, wenn Messungen in kleinen Maßstäben erstellt werden.
Dr. Quigley sagte: „Im Moment ist es schwierig, sehr kleine Objekte in 3D genau zu messen, insbesondere wenn Sie daran interessiert sind, kleine lebende Tiere wie Korallen zu messen, ohne sie zu verletzen.
„Während meiner Promotion dauerte es einen halben Tag, um einen Scan zu erstellen, und ich war daran interessiert, Hunderte von Korallen gleichzeitig zu scannen.
„Diese neue Methode wird es Wissenschaftlern zum ersten Mal ermöglichen, Tausende winziger Korallen schnell, genau und ohne negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Koralle zu messen. Dies hat das Potenzial, die groß angelegte Überwachung der Meeresgesundheit auszuweiten und Korallen zu vergrößern Riffrestaurierung.“
Um die Wirksamkeit dieser Dentalscanner, nämlich des ITero Element 5D Flex, zu beurteilen, vermaß Dr. Quigley junge Korallen am National Sea Simulator des Australian Institute of Marine Science. Die Korallen aus dem Great Barrier Relief wurden vorübergehend aus ihrem Innenaquarium entfernt und ihre Oberfläche und ihr Volumen aufgezeichnet, bevor sie in die Tanks zurückgebracht wurden.
Im Durchschnitt dauerte es weniger als drei Minuten, um jede einzelne Koralle zu scannen und ein Modell zu erstellen, im Vergleich zu über 4 Stunden mit früheren Methoden – eine 99 % kürzere Zeit, die für die Durchführung solcher Messungen erforderlich ist. Dr. Quigley verzeichnete eine ebenso schnelle und präzise Leistung beim Messen und Vergleichen von Modellen toter Skelette und lebendem Korallengewebe. Beseitigung der Notwendigkeit, lebende Tiere zu opfern, um Messungen vorzunehmen.
Dies ist zwar ein gewaltiger Fortschritt bei der Verkürzung des Zeitaufwands für die Überwachung und Untersuchung kleiner Meerestiere, aber 3D-Scans müssen immer noch manuell verarbeitet werden, was die Analyse verlangsamt. Dr. Quigley hofft, dass der nächste Weg für diese Forschung darin besteht, zu versuchen, eine automatische Analyse-Pipeline vom Scannen bis zur Messung zu erstellen, möglicherweise unter Verwendung von KI.
Derzeit können mit dieser Technologie nur Messungen aus dem Wasser durchgeführt werden. Die Hardware ist nicht wasserdicht, da der Scanner auf konfokaler Lasertechnologie basiert.
„Möglicherweise könnte der Scanner vollständig wasserdicht gemacht werden. Es ist jedoch unklar, wie gut die Lasertechnologie vollständig unter Wasser funktionieren würde. Wir haben diese Technologie zuvor auf dem Boot mitgenommen und wilde und im Labor gezüchtete Korallen zur Messung hochgebracht, also sind wir es dahin kommen.“
Eine schnelle, präzise In-vivo-Methode für 3D-Modelle von Korallen im Mikrometerbereich mit Dentalscannern, Methoden in Ökologie und Evolution (2022). DOI: 10.1111/2041-210X.13959