Telling har en tendens til å være basen i enhver økologisk studie. Å vite hvor mange dyr og hva slags slag som lever i et bestemt habitat, er avgjørende for å forstå forholdene mellom dem. Denne kunnskapen gjør det også mulig for forskere å kvantifisere hvordan bestemte artspopulasjoner endrer seg gjennom tid og til å ekstrapolere hvordan et miljø og artene i det kan endre seg i fremtiden. Dette er spesielt viktig for å avgjøre om ledelses- eller bevaringsinnsats må justeres.
Relatert innhold
- Hvorfor satellitter er en biologs beste venn
- Verdens sjeldneste hvalart spottet på New Zealand
Å finne ut hvor mange dyr som finnes på et bestemt sted, varierer imidlertid i vanskeligheter. For havboende skapninger blir denne oppgaven enda vanskeligere gitt at havet er så stort og er ganske bra til å skjule dyr i dets dyp. Selv enorme pattedyr som hvaler, som tilbringer en betydelig del av tiden sin på havoverflaten, viser seg vanskelig å telle. Ofte er teller begrenset til en enkelt person som står på land eller på en skipsplattform med et par kikkert, eller flyr over hodet i et lite fly, og gjør sitt beste for å få øye på de unnvikende hvalene.
"Hvalbestander har alltid vært vanskelig å vurdere, " sa Peter Fretwell, forsker ved British Antarctic Survey, i en uttalelse. "Tradisjonelle måter å telle dem på er lokale, dyre og mangler nøyaktighet."
Men hva om denne oppgaven i stedet kan automatiseres og utføres over et stort havområde på en gang?
Fretwell og kollegene ved undersøkelsen innså at satellittbilder med høy oppløsning i det minste for hvaler, i det minste for hvaler, kan være en nyttig snarvei for å telle disse dyrene. Selv om noen få tidligere studier har vendt seg til satellitter som en mulighet for å kartlegge hvaler, har ikke denne innsatsen gitt stor suksess, mest fordi bildene ikke var veldig raffinerte. Men de siste fremskrittene innen billedoppløsning og nøyaktighet, mente teamet, kan være nok til å gjøre fornyede kartleggingsforsøk til en suksess.
De bestemte seg for å sette denne ideen på prøve i en bukt utenfor kysten av Argentinas halvøy Valdes, der sørlige høyre hval samles for å avle. Takket være forbud mot hvalfangst ser det ut til at de tidligere truede dyrene øker i antall, men ingen vet de rette hvalens faktiske bestandsstørrelse.
I en studie publisert i dag i PLoS One, analyserte forskerne et enkelt bilde tatt av WorldView2, en satellitt som kan avbilde i ekstremt høye oppløsninger. WorldView2-bildet de skaffet, undersøkte et havområde på 40 kvadrat kilometer og ga bilder som trenger dypere ned i vannsøylen enn andre satellitter som for øyeblikket er utplassert. Bildet ble brutt ned i åtte fargebånd med en oppløsning på bakken på omtrent to meter per piksel og et panchromatisk bånd med en oppløsning på bakken på 50 centimeter.
For å oppdage hvalene, undersøkte teamet først bildene manuelt og brukte deretter bildebehandlingsprogramvare som benyttet en hvalgjenkjennende algoritme de skrev. Både programvaren og forskerne innsnevret potensielle hvaler ved å stille tre spørsmål: Er det riktig størrelse og form å være en hval? Er det et sted hvor en hval forventes å være? Er det andre gjenstander som flyter rundt eller en uklarhet til bildet som kan bety at det som ser ut som en hval faktisk bare er bobler, en stein eller fugler?
Fra disse bildene identifiserte forskerne for hånd det de var ganske sikre på var 55 hvaler, sammen med 23 andre gjenstander som de mistenkte var hvaler. De oppdaget ytterligere 13 mulige hvaler under overflaten. De fant de beste resultatene for å oppdage de skjulte hvalene som lurer under bølgene i satellittens femte bånd, i den fiolette enden av lysspekteret (400 til 450 nanometer).
En høyre hval, sett gjennom forskjellige bølgelengder av lys fanget av WorldView2-satellitten. (Foto: Fretwell et al., PLoS One) Datamaskinen lyktes med å identifisere 89 prosent av hvaler som forskerne hadde pekt ut for hånd på bildene. Imidlertid hadde datamaskinen 24% falsk-positiv rate, noe som betyr at den klassifiserte ting som hvaler som forskerne bestemte ikke var hvaler, for eksempel båter. Tanken er å til slutt forbedre algoritmenes nøyaktighet, for å gjøre hvalundersøkelser til en nesten automatisert oppgave.
Denne studien er et bevis på konseptarbeid - en som introduserer en potensiell ny metode. Teamet påpeker at de fortsatt vil måtte gjøre undersøkelser på stedet for å se om satellittene kanskje mangler noen hvaler, eller kan være partiske mot eller mot å oppdage noen hvaler over andre (for eksempel vises mødre med kalver noen ganger som en forvirrende klatt i stedet for tydelige hvalkonturer). Sammenligninger på bakken av det som virker som en hval i et satellittbilde med det som faktisk svømmer i havet, vil ytterligere validere metoden.
"Den neste utfordringen er å bestemme deteksjonssannsynligheter og forstå om tellinger fra bilder kan brukes som en pålitelig indeks for populasjonsstørrelse eller tilstedeværelse, " skriver forfatterne. "Denne artikkelen viser at automatisert analyse av satellittbilder kan oppnå et godt samsvar med manuelle tellinger, men mer arbeid er nødvendig for å sikre at disse manuelle tellingene står i samsvar med det reelle antallet hvalhvaler."
Å ha flere satellittbilder tatt i rekkefølge kan hjelpe til med å identifisere hva som virkelig er en hval og hva som er en stasjonær bergart eller en spredningsbølge, legger de til. De skriver også at metoden fungerer best i rolig vann uten bølger, noe som foreløpig begrenser anvendeligheten. I tillegg hjelper det å vite hvor hvaler sannsynligvis befinner seg, som i casestudien presentert i papiret.
Hvis metoden viser seg levedyktig, tror forfatterne at den ikke bare kan brukes til å estimere og overvåke riktig hvalbestand, men også for å ta hodetelling av andre hvalarter. Etter hvert som satellittbilder av høyere kvalitet blir tilgjengelig i fremtiden, vil kartlegging av hvaler fra verdensrommet forhåpentligvis bli et enda mer nøyaktig og nyttig verktøy i naturvernets belte, skriver forskerne.
