Броят обикновено е в основата на всяко екологично проучване. Знанието колко животни и какви видове живеят в определено местообитание е от съществено значение за разбирането на отношенията между тях. Тези знания също позволяват на учените да преценят как се променят популациите на определени видове във времето и да екстраполират как една среда и видовете в нея могат да се променят в бъдеще. Това е особено важно за определяне дали усилията за управление или опазване трябва да бъдат коригирани.
Свързано съдържание
- Защо спътниците са най-добрият приятел на биолога
- Най-редките в света видове китове, забелязани в Нова Зеландия
Откриването на това колко животни съществуват на определено място обаче варира по трудност. За съществата, които живеят в океана, тази задача става още по-трудна, като се има предвид, че океанът е толкова голям и е доста добър в укриването на животни в своите дълбочини. Дори огромни бозайници като китове, които прекарват значителна част от времето си на океанската повърхност, се оказват трудни за преброяване. Често броят е ограничен до един човек, който стои на сушата или на корабна платформа с бинокъл или лети над главата си в малка равнина, като прави всичко възможно, за да забележи неуловимите китове.
„Популациите на китовете винаги са били трудни за оценка“, казва в изявление Питър Фретуел, изследовател от Британското антарктическо проучване. „Традиционните начини за преброяване са локализирани, скъпи и липсват точност.“
Но какво ще стане, ако тази задача вместо това може да бъде автоматизирана и проведена над голяма площ на океана наведнъж?
Фретуел и неговите колеги от проучването осъзнаха, че, поне за китовете, сателитни снимки с много висока разделителна способност могат да дадат полезен пряк път за броене на тези животни. Въпреки че няколко минали проучвания са се превърнали в спътници като възможност за изследване на китовете, тези усилия не са донесли голям успех, най-вече защото изображенията не са много усъвършенствани. Но последните постижения в разделителната способност и точността на изображенията, според екипа, може да са достатъчни, за да направят обновените опитни опити успешни.
Те решават да изпробят тази идея в залив край бреговете на аржентинския полуостров Валдес, където южните десни китове се събират, за да се размножават. Благодарение на забраните за китолов, тези по-рано застрашени животни изглежда нарастват, но никой не знае действителния размер на популациите на китовете.
В проучване, публикувано днес в PLoS One, изследователите анализираха единично изображение, направено от WorldView2, сателит, способен да изобразява при изключително високи разделителни способности. Придобитото от тях изображение на WorldView2 изследва площ от 40 квадратни мили в океана и предостави изображения, които проникват по-дълбоко във водния стълб, отколкото другите сателити, които в момента са разгърнати. Изображението беше разбито на осем цветни ленти с надземна резолюция около два метра на пиксел и панхроматична лента с резолюция на земята 50 сантиметра.
За да забележи китовете, екипът първо изследва изображенията ръчно и след това използва софтуер за обработка на изображения, който използва алгоритъм за разпознаване на китове, който са написали. И софтуерът, и изследователите стесняват потенциалните китове, като задават три въпроса: Правилният размер и форма да бъде кит? Дали е на място, където се очаква да бъде кит? Има ли други обекти, които плуват наоколо или размитост на изображението, което може да означава, че това, което прилича на кит, всъщност е само мехурчета, скала или птици?
От тези изображения изследователите идентифицираха на ръка това, за което бяха доста сигурни, че са 55 кита, както и 23 други предмета, за които подозират, че са китове. Те също са забелязали допълнителни 13 възможни кита под повърхността. Те откриха най-добрите резултати за забелязването на онези скрити китове, дебнещи под вълните в петата лента на спътника, във виолетовия край на светлинния спектър (400 до 450 нанометра).
Правилен кит, гледан през различни дължини на вълната на светлината, уловена от спътника WorldView2. (Снимка: Fretwell et al., PLoS One) Компютърът успя да идентифицира 89 процента от китовете, които изследователите са определили на ръка в изображенията. Компютърът обаче има 24-процентов фалшиво положителен процент, което означава, че той класифицира нещата като китове, които изследователите определят, че не са китове, като лодки. Идеята е в крайна сметка да се подобри точността на този алгоритъм, да се направят проучванията на китовете почти автоматизирана задача.
Това проучване е доказателство за концептуална работа - такова, което въвежда потенциален нов метод. Екипът изтъква, че тепърва ще трябва да правят наземни проучвания, за да видят дали на сателитите може да липсват китове, или може да са предубедени към или против откриване на някои китове над други (например майките с телета понякога изглеждат като объркващо петно, а не отчетливи очертания на кит). Наземните сравнения на това, което изглежда като кит в сателитна снимка с това, което всъщност плува в океана, ще потвърдят допълнително метода.
„Следващото предизвикателство е да се определи вероятността за откриване и да се разбере дали броя на изображенията могат да бъдат използвани като надежден индекс за размера на населението или присъствието“, пишат авторите. „Този документ показва, че автоматизираният анализ на сателитните изображения може да постигне добро съответствие с ръчния брой, но е необходимо повече работа, за да се гарантира, че тези ръчни преброявания са съизмерими с реалния брой на повърхностните китове.“
Наличието на няколко сателитни снимки, направени последователно, може да помогне да се идентифицира какво е наистина кит и какво представлява неподвижна скала или разсейваща се вълна, добавят те. Те също така пишат, че методът работи най-добре в спокойна вода без вълни, което за момента ограничава неговата приложимост. В допълнение, това помага да се разбере къде е вероятно да се намират китове, както в случая, представен в документа.
Ако методът се окаже жизнеспособен, авторите смятат, че той може да се използва не само за подпомагане на оценката и мониторинга на популациите на десните китове, но и за отчитане на броя на другите видове китове. С настъпването на сателитни изображения с по-високо качество в бъдеще проучването на китовете от космоса ще се надява да се превърне в още по-точен и полезен инструмент в пояса на природозащитника, пишат изследователите.
