Las complejidades del mapeo de los arrecifes del Pacífico y Asia

28 agosto 2023

El Dr. Richard Musgrove es un escritor independiente sobre ciencia y negocios que reside en Far North Queensland. Ha sido Investigador Senior en el Instituto de Investigación y Desarrollo del Sur de Australia y Gerente de Operaciones en Northern Gulf Resource Management Group, en Far North Queensland. Su carrera lo ha llevado a los arrastreros de aguas profundas en la Gran Bahía Australiana, el Mercado de Pescado Tsukiji de Tokio y la Universidad Memorial de Terranova, Canadá, así como a las estaciones ganaderas en los Trópicos Secos de FNQ y al escenario de los Comunicadores Científicos de Australia del Sur.

Des y Kelvin de Gladstone, Katy y Filimone de Fiji y Victor y Christina de Palau tienen el mismo problema: los arrecifes bajo su cuidado enfrentan amenazas sin precedentes. Arrecifes que han protegido las costas y sustentado la pesca local durante miles de años. Pesca sostenida a través de una gestión consuetudinaria arraigada en el conocimiento ecológico tradicional acumulado durante milenios, lo que refleja el profundo conocimiento de los ecosistemas por parte de los pueblos locales.

No están solos: el Pacífico alberga el 27% de los arrecifes de coral del mundo y sus naciones insulares dependen particularmente de océanos sanos para alimentarse, obtener ingresos y proteger sus costas, dice el Dr. Manuel González-Rivero, del Instituto Australiano de Ciencias Marinas.

Se necesitan nuevos conocimientos y herramientas para gestionar las islas y costas rodeadas de arrecifes que enfrentan desafíos como el blanqueamiento de los corales, el crecimiento excesivo de macroalgas (algas), el aumento del nivel del mar, las enfermedades, la depredación, la sobrepesca, la contaminación y los desechos marinos.

ReefCloud, es una de esas nuevas herramientas. La plataforma de uso gratuito fue cofundada por el Departamento de Asuntos Exteriores y Comercio de Australia (DFAT) y el Instituto Australiano de Ciencias Marinas (AIMS) y tiene como objetivo el análisis de imágenes de estudios de arrecifes que requiere mucho tiempo.

Los investigadores que monitorean los arrecifes comúnmente nadan en transectos y toman fotografías. Un transecto es una línea entre dos puntos; en un arrecife, podría estar marcado con una cinta estirada entre clavijas clavadas en el fondo para garantizar que se mida la misma huella cada vez. Cada foto suele cubrir un metro cuadrado del fondo. La estandarización es fundamental en la investigación.

Luego, las fotografías individuales se analizan manualmente, utilizando programas como Coral Point Count. Se asignan puntos aleatorios a cada fotografía y se identifican las especies y condiciones de coral y se calcula la cobertura de coral utilizando Windows Excel.

Des Purcell, coordinador de guardabosques de Gidarjil, comenzó a utilizar Coral Point Count en 2019 para monitorear dieciocho sitios en todo el reclamo de título nativo de Port Curtis Coral Coast, cerca de Gladstone, Queensland.

El guardabosques marino senior de Gidarjil, Kelvin Rowe, ha pasado días en un equipo de buceo tomando fotografías en cinco transectos por sitio, produciendo 4.500 fotografías cada año para su análisis. Son muchas horas mirando una pantalla. Pero este año los Rangers cambiaron a ReefCloud.

ReefCloud utiliza software de reconocimiento facial para saber cómo se ve un coral determinado en una foto, y la próxima vez que aparezca esa especie, la IA la reconoce y la cuenta. Utilizando aprendizaje automático, el algoritmo ReefCloud se entrenó inicialmente en millones de puntos de datos de estudios anuales basados ​​en imágenes de 80 arrecifes en la Gran Barrera de Coral, parte del Programa de Monitoreo a Largo Plazo AIMS.

Los usuarios cargan imágenes en el sitio web de ReefCloud y han etiquetado con precisión una proporción de sus imágenes para contribuir a entrenar el modelo en las características específicas de su sitio. El resultado que reciben es una hoja de cálculo con las proporciones de las diferentes especies detectadas en cada fotografía.

"AIMS también trabaja con las comunidades locales para intercambiar conocimientos y sistemas tradicionales con socios y trabajar para convertirlos en un marco y en un seguimiento".

Como dice González-Rivero, líder del equipo de investigación de AIMS y director de ReefCloud, pusieron el software a disposición abierta para permitir a cualquier usuario fotografiar los arrecifes, recopilar esa información y luego usar la IA para analizar los datos. Luego se empaqueta la información resumida para que sea fácil comunicar dónde está el problema y cuáles son las causas, y qué acciones deben ser prioritarias.

El aprendizaje automático de ReefCloud mejora la estandarización y la composición de los arrecifes de coral se analiza con una precisión del 80 al 90 %, 700 veces más rápido que la evaluación manual.

AIMS está trabajando con socios en Brunei, Filipinas, Vietnam, Maldivas, Palau, Papua Nueva Guinea, Samoa, Fiji y otros países para familiarizar a los investigadores, funcionarios gubernamentales y comunidades con el programa. El Dr. Ashton Gainsford, ecólogo de arrecifes de coral de AIMS, dice que se trata de “crear capacidad en el monitoreo de los arrecifes de coral e incluir a otros en el marco de ReefCloud de manera colaborativa.

"Los datos suelen estar centralizados en instituciones, países y regiones, y esto proporciona una manera de compartir información más fácilmente, de modo que se puedan tomar decisiones utilizando datos más precisos y estandarizados", dice Gainsford.

"AIMS también trabaja con las comunidades locales para intercambiar conocimientos y sistemas tradicionales con socios y trabajar para convertirlos en un marco y en un seguimiento".

Pero aquí hay desafíos importantes.

La recodificación ha ralentizado la adopción. Los códigos de recuento de puntos de coral (CPC) para cada especie no son compatibles con ReefCloud, por lo que las decenas de miles de fotografías de estudios anteriores deben recodificarse para que quepan en la IA. "Es más fácil utilizar el programa [Coral Point Count] que estamos usando ahora", dice Christina Muller Karanassos, investigadora del Centro Internacional de Arrecifes de Coral de Palau (PICRIC), "aunque tener esta herramienta definitivamente reduciría la carga de trabajo", añade. . Trescientas cuarenta islas volcánicas y de coral componen el archipiélago de Palau, 650 kilómetros al norte de Papúa Nueva Guinea.

Víctor Néstor, también de PICRIC y actual líder de su proyecto ReefCloud, está de acuerdo: “Tenemos 23 sitios y luego conseguimos los tres o incluso cuatro empleados que trabajan y el CPC y lleva mucho tiempo. Con ReefCloud puede ser mucho más rápido y solo requiere que alguien cargue las fotos y haga algunos de los puntos y luego el programa lo ejecuta por usted. Definitivamente usaremos el programa para el período de encuestas de 2024”, dice Néstor.

Los nombres comunes de las especies de coral también varían según el país, lo que potencialmente añade una capa de confusión al etiquetado de ReefCloud. Gainsford, que trabaja con investigadores y comunidades como formador y facilitador de ReefCloud, dice: “También necesitamos estandarizar las etiquetas que damos a las especies dentro de ReefCloud, asegurándonos de que estamos hablando de lo mismo, para poder compararlas.

"Los usuarios tienen sus propias etiquetas para las especies de coral dentro de los proyectos de su propio país, pero cada etiqueta está conectada a una etiqueta global que todos los investigadores entienden y pueden traducir para sus propios proyectos".

Las barreras lingüísticas y culturales también suponen un desafío, afirma Gainsford. El equipo de ReefCloud aplica una respuesta "personalizada" a cada país debido a las "diferentes estructuras de gobernanza existentes que deben ser apreciadas y comprendidas". Colaboramos con el gobierno en diferentes niveles del país”, dice Gainsford.

La gestión consuetudinaria de la pesca por parte de las naciones del Pacífico tiene sus raíces en el conocimiento ecológico tradicional (TEK) y actualmente se practica en algunas islas, pero no en todas.

Cuando se practica, esto podría significar prohibiciones estacionales de captura o cierres temporales de pesquerías, o restricciones sobre qué peces pueden ser capturados, dónde y quién. A menudo refleja un consenso comunitario localizado (es decir, a nivel de aldea).

La Fundación Vetavura de Fiji, con sede en las islas de Kaibu, Vatuvara, Kanacea y Adavaci en el norte de Lau, a unos 240 kilómetros al noreste de la capital de Fiji, Suva, ha trabajado con AIMS para adaptar sus métodos de monitoreo de arrecifes para incluir ReefCloud este año. Las encuestas se llevan a cabo en asociación con la Wildlife Conservation Society (WCS). Toda la comunidad participa en la toma de decisiones que pueden incluir, por ejemplo, la imposición de restricciones de pesca en áreas para proteger las poblaciones de peces.

Por ejemplo, la situación de los peces loro y kawakawa (mero) dormidos es motivo de preocupación debido al uso cada vez mayor de luces submarinas y arpones para la pesca nocturna en las lagunas, dice Filimone Mate, investigador marino de la Fundación Vetavura.

A medida que la facilidad de conseguir una buena comida aumenta la popularidad de la práctica, las poblaciones de especies favoritas están disminuyendo. Estos peces herbívoros también son importantes para mantener la presión de pastoreo sobre las algas marinas y evitar que las esteras sofoquen el arrecife. Agregue olas de calor marinas relacionadas con el cambio climático en esta laguna cerrada y ya vulnerable, y la gestión a nivel comunitario y herramientas como ReefCloud se vuelven muy útiles.

Como dice Katy Miller, directora de la Fundación Vatuvara, “es importante reconocer cómo los isleños del Pacífico están implementando medidas comunitarias de adaptación y gestión de ecosistemas mediante la revitalización de prácticas y costumbres tradicionales combinadas con soluciones innovadoras para generar resiliencia a los impactos del cambio climático”.

La gestión de las áreas marinas protegidas locales es una parte esencial del proceso de adaptación, afirma.

Más de 35 países ya utilizan ReefCloud, con cerca de 2 millones de imágenes enviadas desde países de todo el mundo, dice González-Rivero. La IA está haciendo que sea mucho más fácil revisar la gran cantidad de imágenes de estudios y extraer la información necesaria para asesorar a las comunidades y gobiernos sobre el estado de sus arrecifes.

Publicado originalmente por Cosmos como Las complejidades del mapeo de los arrecifes del Pacífico y Asia.