par James J Bell, Alberto Rovellini, Matteo Collina et Miriam Pierotti, La conversation
Mesurer l’impact de différents événements, comme les canicules marines, sur l’abondance des organismes marins n’est pas chose aisée. Les communautés biologiques évoluent naturellement au fil du temps et entre différents endroits.
Les scientifiques doivent démêler ces changements naturels de ceux provoqués par les humains et proposer une nouvelle approche pour y parvenir.
Les biologistes marins surveillent traditionnellement les falaises sous-marines ou les récifs coralliens en estimant la taille des populations dans une petite zone seulement de ces environnements.
Une méthode traditionnelle consiste à poser un ruban à mesurer sur le récif et à déterminer à intervalles réguliers ce qui se trouve sous le ruban. Une autre solution consiste à prendre des photos de « quadrats » (carrés d’une zone connue) et à déterminer ultérieurement la zone couverte par différents organismes.
Cependant, ces méthodes ne fournissent qu’une estimation pour une très petite zone du récif total, couvrant une proportion limitée des animaux et des plantes présents.
Ils fournissent également des informations limitées sur la complexité et la structure tridimensionnelles (3D) des récifs créées par les organismes récifaux, tels que les coraux et les éponges, qui sont essentiels au soutien des hautes eaux. biodiversité.
Notre nouvelle recherche montre comment les méthodes photographiques modernes peuvent être utilisées pour mesurer la complexité de l’habitat des récifs coralliens et la nature 3D des récifs.
Ces informations ont ensuite été utilisées pour évaluer les impacts des changements de récifs dominés par les coraux vers des récifs dominés par les éponges sur les espaces disponibles pour la vie des poissons et d’autres organismes.
Voici comment cela fonctionne.
Un art et une science
La photogrammétrie, une technique par laquelle des informations 3D sont extraites de photographies, est à la fois un art et une science. Le processus consiste à prendre un grand nombre d’images d’un objet ou d’une zone sous différents angles. À l’aide d’algorithmes spécialisés, nous pouvons ensuite analyser et convertir ces images en modèles numériques 3D.
Ces modèles peuvent être adaptés aux dimensions du monde réel, permettant ainsi des mesures précises des organismes.
Même si la photogrammétrie n’est pas nouvelle, son application aux sciences marines a augmenté ces dernières années. Cela change complètement la façon dont nous pouvons surveiller les environnements marins et mesurer les impacts humains.
Cependant, il existe de nombreuses autres façons d’utiliser des outils photogrammétriques plus larges, depuis l’estimation de la taille des baleines jusqu’au développement de simulations réalistes ou d’expériences de réalité virtuelle à des fins éducatives.
Notre étude récemment publiée d’Indonésie a utilisé la photogrammétrie pour estimer les impacts potentiels des changements de récifs tropicaux dominés par les coraux vers des récifs tropicaux dominés par les éponges sur la complexité structurelle des récifs.
L’étude a comparé la complexité structurelle des zones dominées par les coraux et les éponges d’un récif corallien. En utilisant la photogrammétrie, nous avons pu mieux comprendre les différents facteurs qui contribuent à la complexité structurelle du corail d’une manière qui ne serait pas possible avec les photographies 2D traditionnelles.
Cette étude a révélé que les récifs dominés par les éponges disposaient de moins d’espaces les plus petits pour les poissons et autres organismes, tandis que les récifs dominés par les coraux avaient moins d’espaces plus grands.
Ces informations sont importantes. Les plus petits espaces des récifs coralliens sont occupés par de petits poissons et d’autres espèces qui nourrissent les animaux situés plus haut dans la chaîne alimentaire. À mesure que les récifs coralliens perdent ces petits espaces refuges, ils perdent également leur capacité à soutenir la biodiversité.
Devenir plus grand
Alors que l’étude indonésienne n’a examiné que de petites sections du récif, l’utilisation de la photogrammétrie pour surveiller et cartographier les écosystèmes marins se développe rapidement.
Grâce aux solutions matérielles et logicielles modernes, il est désormais possible de créer rapidement des modèles pour des zones beaucoup plus vastes. Et grâce à la photographie haute résolution, même les plus petits animaux peuvent être identifiés dans les modèles.
Ces modèles complètent l’utilisation de méthodes d’échantillonnage traditionnelles qui estiment uniquement l’abondance des organismes dans une petite zone d’un récif. Mais nous avons également la possibilité d’échantillonner désormais des récifs entiers.
Les modèles de récifs issus de la photogrammétrie étant en 3D, de nombreuses nouvelles sources d’informations peuvent être collectées, telles que des surfaces précises et des volumes d’organismes.
Pour de nombreux organismes, comme les éponges et les coraux, les superficies et les volumes sont plus importants pour mesurer leur importance écologique que la simple quantité de récif qu’ils couvrent.
Un exemple de l’environnement sous-marin de Fiordland rendu via un moteur de jeu et prêt à être utilisé pour des applications VR.
De plus, les modèles 3D de vastes zones peuvent être orientés et mis à l’échelle ou géoréférencés, créant ainsi toutes les caractéristiques d’une carte typique. Cela facilite grandement la recherche de zones déjà étudiées.
Le résultat global est une meilleure caractérisation des communautés marines. Cela facilite le suivi et la visualisation des changements et des effets de différents facteurs, tels que les vagues de chaleur marines.
Enfin, des représentations 3D à l’échelle peuvent être créées pour des organismes complexes, ce qui signifie que la croissance et les changements de forme peuvent être mesurés avec plus de précision. Cela permet de mieux comprendre comment les changements environnementaux affectent les organismes.
Visualiser les changements dans la biodiversité
La réalité virtuelle est utilisée depuis longtemps pour permettre d’accéder aux milieux marins sans se mouiller. Cela a été fait en grande partie pour des opportunités d’éducation, de sensibilisation et de formation.
Mais les modèles 3D créés à partir de la photogrammétrie offrent de nouvelles opportunités passionnantes pour impliquer le public. Les gens peuvent désormais interagir avec l’environnement, découvrir de nouveaux mondes et points de vue, tout en apprenant et en augmentant leur conscience environnementale.
L’application de modèles 3D dérivés de la photogrammétrie sous-marine présente un grand potentiel pour la surveillance des environnements marins et la détection de l’impact de l’activité humaine.
Ces modèles représentent un changement transformateur dans la manière dont les informations sont collectées dans les écosystèmes marins. À mesure que la technologie se développera, elle permettra une surveillance marine plus étendue et une gestion plus efficace.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.