15:12 2023-05-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Fotografii de pe teren: spionarea mușchilor antarctici folosind drone, MossCam, senzori inteligenți și AI
_ Fotografii de pe teren : Spionarea mușchilor antarctici folosind drone, MossCam, senzori inteligenți și AI
Continentul Antarctic evocă viziuni de gheață albă și cer albastru. Dar nu departe de Gara Casey din Australia, la 3.880 km spre sud de Perth, paturile de mușchi apar verzi și verzi.
Din păcate, sănătatea acestor paturi de mușchi este în scădere din cauza schimbărilor climatice. condiții, epuizarea stratului de ozon și valuri de căldură. Cu toate acestea, înțelegerea noastră a problemei este limitată. Efectuarea cercetărilor în Antarctica este dificilă. Perioadele de colectare a datelor sunt scurte și pot exista ani între fiecare oportunitate de cercetare. Din fericire, noua tehnologie oferă soluții.
În decembrie 2022, am călătorit la Casey Station. Am petrecut două luni pe teren – combinând abilitățile noastre în biologie, drone zburătoare, programare și inteligență artificială – pentru a afla mai multe despre mușchi și pentru a găsi modalități mai bune de a monitoriza de la distanță schimbările biologice.
Am cartografier paturi mari de mușchi. și a testat un nou sistem de senzori care poate furniza date continue, pe tot parcursul anului. În timp ce această cercetare este în desfășurare, suntem încântați să vă împărtășim rezultatele timpurii aici.
Plantele au nevoie de lumină solară, căldură și apă lichidă. Plantele antarctice se confruntă cu luni de întuneric, temperaturi înghețate și secetă din cauza apei înghețate, dar mușchiul s-a adaptat la acest mediu ostil.
Mușchiul este planta dominantă în Antarctica. Oferă habitat pentru nevertebrate, microbi și ciuperci, care reprezintă mai mult de 99% din biodiversitatea terestră a Antarcticii. Paturile de mușchi seamănă cu păduri în miniatură, pline de viață.
Mușchiul antarctic își creează propriul microclimat cald, folosind pigmenți pentru a absorbi lumina soarelui. Această căldură ajută la fotosinteză și ajută mușchii să topească zăpada pentru a obține apă lichidă. Dealurile și văile minuscule din paturile de mușchi determină cantitatea de lumină pe care o primesc mușchii și creează diferențe în microclimatul și sănătatea lor.
Odată ce am ajuns la mușchi, ne-am echilibra cu grijă pe stânci pentru a preleva mostre și a plasa date. tăietori de lemne. Acestea au constat din patru senzori care au măsurat temperaturile baldachinului în diferite poziții din patul de mușchi. De asemenea, am măsurat fotosinteza și am colectat mostre de mușchi pentru analiza pigmentului, ceea ce indică nivelul de sănătate și de stres.
Fotografia de mai jos prezintă un pat de mușchi cu echipamentul nostru atașat. Puteți vedea micro-topografia complexă și un mozaic de mușchi sănătoși și stresați. Mușchiul sănătos este verde și catifelat. Mușchii stresați sunt roșii și în cele din urmă devin gri.
Mușchii care cresc la doar centimetri unul de celălalt pot experimenta microclimate foarte diferite. În fotografia de mai jos, unii mușchi s-au încălzit până la 19℃ (lângă marcajul roșu), în timp ce la doar aproximativ 30 cm distanță mușchiul era la 0,6℃ (lângă marcatorul alb).
Colectarea acestor date ne permite să explorăm conexiunile dintre structura fizică a straturilor de mușchi, microclimate și indicatorii sănătății mușchilor.
În timp ce ne aflăm în Antarctica, am testat, de asemenea, primul prototip al unei platforme de detectare inteligente, autonome și pe termen lung. Oferă oamenilor de știință mai multe informații decât dispozitivele anterioare de colectare a datelor, deoarece poate colecta și transmite date pe o perioadă lungă de timp în afara campaniilor obișnuite de vară, inclusiv pe timp de iarnă.
Prototipul a monitorizat patul de mușchi din apropierea stației Casey pentru o perioadă de timp. luna si jumatate. Senzorii săi au capturat intensitatea luminii, temperatura și umiditatea aerului ambiant, temperatura baldachinului de mușchi și, în final, energia schimbată între sol și aer. O cameră web, supranumită cu afecțiune MossCam, a capturat imagini obișnuite ale patului de mușchi.
De asemenea, am instalat prima antenă în Antarctica pentru rețeaua wireless LoRaWAN. Această rețea are putere redusă, rază lungă și este gratuită. Acest lucru ne-a permis să trimitem date înapoi în Australia aproape în timp real și să le afișăm pe un tablou de bord al site-ului care este vizibil numai pentru australieni.
După unele remedieri timpurii ale erorilor, platforma a funcționat mai bine decât se aștepta. L-am adus acasă la sfârșitul sezonului pentru perfecționare și desfășurare suplimentară în sezonul următor.
Am trimis drone pe 25 de zboruri, colectând date din două Zone Antarctice Special Protejate (ASPA 135 și 136).
Operarea dronelor în Antarctica prezintă provocări semnificative. Apropierea de polul magnetic perturbă navigația prin GPS, iar vânturile puternice îngreunează zborul. Frigul puternic reduce durata de viață a bateriei – și este, de asemenea, dur pentru degetele operatorului. Am personalizat dronele cu RTK (cinematică în timp real, o tehnică de eliminare a erorilor de poziție), GPS, redundanțe multiple și încălzitoare de baterii pentru a le crește rezistența la condiții dure.
Dronele noastre ar putea captura 5.000-10.000 de imagini pe fiecare. zbor. Au fost echipate și cu senzori de înaltă tehnologie. Acești senzori sunt programați să înregistreze „semnăturile spectrale”, care este un termen pe care îl folosim pentru a descrie un fel de identitate optică sau „ADN” vizual care diferențiază caracteristicile peisajului precum mușchi, stâncă și zăpadă în cadrul imaginii.
Aceste imagini vor fi cusute împreună și mapate la coordonatele lor de la sol. Folosind învățarea automată, vom antrena un model pentru a identifica vegetația, inclusiv mușchi, lichen și cianobacteriile. Vom dezvolta, de asemenea, hărți de vegetație și hidrologie, experiențe de zbor 3D și realitate virtuală pentru a sprijini luarea deciziilor privind conservarea și managementul.
Adesea, în timp ce lucram, pinguini curioși rătăceau să vadă ce făceam. . Să ne împrietenești cu acești localnici a fost întotdeauna punctul culminant al zilei.
Dar după câteva luni fantastice petrecute pe teren, era timpul să îți faci bagajele și să pleci acasă. În călătoria de 60 km spre interior, până la aerodromul Wilkins, ne-am aventurat în Cercul Antarctic. Am așteptat în -20℃ pentru a ne uita la aterizarea avionului pe pista albastră de gheață înainte de a ne îmbarca și a zbura înapoi în Tasmania. Acolo, am simțit că tocmai ne-am trezit dintr-un vis.
Aventura noastră în Antarctica sa încheiat, dar ne-am simțit cu toții atât de recunoscători pentru experiență.
Acum explorăm datele, pentru a vedea ce povești poate spune, dezvoltând în același timp platforma noastră de detectare a mușchilor. Sperăm să ne întoarcem în Antarctica pentru ao implementa la sfârșitul anului.
Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.
Comentarii:
Adauga Comentariu