新三维成像技术重绘苏格兰珊瑚礁

最新研发的三维成像技术使科学家们绘制出苏格兰海岸附近一处冷水珊瑚礁区域的地图,来观察这片区域自16年前被宣布成为海洋保护区以来是否已经恢复。这些图像显示,在已经被严重捕捞的达尔文丘地区,仍然只生长着稀疏的珊瑚,没有实现真正意义上的大量再繁衍。然而,在底拖网渔业作业造成破坏最少的地方,发现生长有健康的珊瑚,表明在破坏前采取海洋保护措施是最有效的。研究团队还发现珊瑚上有大量的塑料垃圾。

国家海洋学中心(NOC)的Veerle Huvenne博士,同时也是做出这些研究成果的考察队的首席科学家,说道:“这一结果再次证明,深海生态系统恢复过程非常缓慢,因此生态系统破坏前就应该采取保护措施。然而,鼓舞人心的是,2011年和本次考察中进行的沉降试验均表明,新型珊瑚幼虫确实可在该地区生长。”

这些发现是皇家科考船“发现号”在东北大西洋进行为期三周的考察后得出的结论,目前“发现号”正驶向南安普顿。这次考察由国家海洋学中心、南安普顿大学、联合自然保护委员会(the Joint Nature Conservation Committee)、爱丁堡大学、科克大学以及苏格兰海洋科学协会(the Scottish Association for Marine Science)合作进行。研究小组利用最新的海洋和机器人技术,收集数据,评估达尔文丘现状。达尔文丘是一系列位于1000米深水下的冷水珊瑚礁,曾经受到海底拖网捕鱼的严重影响。

这次考察首次部署了新研发的三维成像系统,被称为BioCam,包含一个组合的立体摄像机与激光扫描仪,由南安普顿大学根据NERC的海洋探测项目研制而成,可用于实现大面积海底三维视觉重建。该系统安装在由NOC开发和运行的机器人潜艇Autosub6000上,在48小时内以照相的分辨率成功测绘显示出50多公顷的海床。

连同一系列广泛样本,以及HyBIS水下机器人收集的超过75小时的高清视频数据,BioCam图像证明,在以前受底拖作业影响最少的地方,珊瑚可以健康生长。

冷水珊瑚是一种可在无光条件下生存的珊瑚,形成的珊瑚礁是各种深海生物——包括具有重要商业价值的鱼类——的重要栖息地。自2003年以来,达尔文丘一直受到保护,免遭海底渔业的影响,最近一次研究是在2011年,当时它们还没有从渔业影响中恢复过来。

Veerle Huvenne博士继续说道:“在沉降试验中发现新的珊瑚虫增长是十分鼓舞人心的,尽管在受影响严重的地区,这一现象还不常见。在未来数年,为了了解深海生态系统受到干扰后的恢复机制,我们会继续监察该地点。”

“使用新型BioCam系统让我们对珊瑚生长的空间格局有了前所未有的了解。该系统还向我们展示出相关海洋动物在珊瑚周围的生活情况,甚至还有意想不到的发现,比如,我们发现一具完整鲸鱼骨架,但不清楚该鲸鱼是否生活在该地区的海底。”

南安普顿大学的Blair Thornton博士是联合首席科学家,也是BioCam团队的领导者,他说道:“BioCam系统绘制的数公顷比例尺地图,突显出该地区珊瑚和生态空间分布的多元化模式,这一多元化体现在从视频调查中看到的精米级模式,到数百米范围内更大的活珊瑚分布模式。这些数据有助于科学家识别这些珊瑚,并对该地区活珊瑚的分布进行定量测量。”

“BioCam系统能够从首次部署中收集对科学监测有用的数据,这一成就要归功于准备这次考察的南安普顿大学研究团队、国家海洋学中心的火星团队、当地行业合作伙伴以及“RRS发现号”的船长和船员所作的辛勤努力。我们期待着它的下一次部署。”

不幸的是,从这些图像中也可看到大量人造垃圾。该地区的特点是有强烈的潮流,这样,珊瑚群落形成自然障碍,容易让潮流里的塑料碎片卡住。

联合自然保护委员(the Joint Nature Conservation Committee)会的Hayley Hinchen说:“亲眼看到该地区的珊瑚丘是一件很有趣的事情,其中一些正在茁壮成长,另一些则在努力恢复。这项调查已经证实,即使在渔场关闭约15年后,底拖作业的影响依然明显,此外,新的压力似乎正在产生。我们在现场观察到的垃圾数量相当惊人,至今尚不清楚其对我们过去三周看到的海底群落的影响。”

此次考察所收集的大量数据,让我们既能小规模又能大规模地评估达尔文丘中栖息地和物种的现状,确定其随时间的变化方式。根据BioCam系统所得的令人震惊的三维图像,我们能够以毫米级分辨率研究海底的大片区域——这是一种真正意义上支持未来海洋监测和保护工作的技术。

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