Il conteggio tende ad essere alla base di qualsiasi studio ecologico. Sapere quanti animali e di che tipo vivono in un particolare habitat è essenziale per comprendere le relazioni tra loro. Tale conoscenza consente inoltre agli scienziati di quantificare come le popolazioni di determinate specie cambiano nel tempo e di estrapolare come un ambiente e le specie al suo interno possano cambiare in futuro. Ciò è particolarmente importante per determinare se gli sforzi di gestione o conservazione devono essere adeguati.
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Scoprire quanti animali esistono in un determinato luogo, tuttavia, varia in difficoltà. Per le creature che vivono nell'oceano, questo compito diventa ancora più difficile dato che l'oceano è così grande ed è abbastanza bravo a nascondere gli animali nelle sue profondità. Anche enormi mammiferi come le balene, che trascorrono una parte significativa del loro tempo sulla superficie dell'oceano, risultano difficili da contare. Spesso, i conteggi sono limitati a una sola persona in piedi a terra o su una piattaforma di nave con un binocolo o in volo su un piccolo aereo, facendo del suo meglio per individuare le balene inafferrabili.
"Le popolazioni di balene sono sempre state difficili da valutare", ha dichiarato Peter Fretwell, ricercatore del British Antarctic Survey, in una nota. "I mezzi tradizionali per contarli sono localizzati, costosi e mancano di precisione."
E se questo compito potesse invece essere automatizzato e condotto contemporaneamente su una vasta area dell'oceano?
Fretwell e i suoi colleghi del Sondaggio si resero conto che, almeno per le balene, le immagini satellitari ad altissima risoluzione potevano fornire un'utile scorciatoia per contare quegli animali. Sebbene alcuni studi passati si siano rivolti ai satelliti come possibilità per il rilevamento delle balene, questi sforzi non hanno prodotto molto successo, soprattutto perché le immagini non erano molto raffinate. Ma i recenti progressi nella risoluzione e nell'accuratezza delle immagini, secondo il team, potrebbero essere sufficienti per rendere positivi i nuovi tentativi di rilevamento.
Decisero di mettere alla prova questa idea in una baia al largo della penisola argentina di Valdes, dove le balene meridionali si riuniscono per riprodursi. Grazie ai divieti di caccia alle balene, quegli animali precedentemente in pericolo sembrano aumentare di numero, ma nessuno conosce l'effettiva dimensione della popolazione delle balene giuste.
In uno studio pubblicato oggi su PLoS One, i ricercatori hanno analizzato una singola immagine presa da WorldView2, un satellite in grado di acquisire immagini a risoluzioni estremamente elevate. L'immagine WorldView2 che hanno acquisito ha esaminato un'area di 40 miglia quadrate di oceano e fornito immagini che penetrano più in profondità nella colonna d'acqua rispetto ad altri satelliti attualmente impiegati. L'immagine è stata suddivisa in otto bande di colore con una risoluzione sul terreno di circa due metri per pixel e una banda pancromatica con una risoluzione sul terreno di 50 centimetri.
Per individuare le balene, il team ha prima esaminato manualmente le immagini e quindi ha utilizzato un software di elaborazione delle immagini che utilizzava un algoritmo di riconoscimento delle balene che avevano scritto. Sia il software che i ricercatori hanno ridotto le potenziali balene ponendo tre domande: è la dimensione e la forma giusta per essere una balena? È in un posto dove dovrebbe essere una balena? Ci sono altri oggetti che fluttuano intorno o una sfocatura nell'immagine che potrebbe significare che ciò che sembra una balena è in realtà solo bolle, una roccia o uccelli?
Da quelle immagini, i ricercatori hanno identificato a mano ciò che erano abbastanza sicuri erano 55 balene, insieme ad altri 23 oggetti che sospettavano fossero balene. Hanno anche individuato altre 13 possibili balene sotto la superficie. Hanno trovato i migliori risultati per individuare quelle balene nascoste in agguato sotto le onde nella quinta banda del satellite, nell'estremità viola dello spettro luminoso (da 400 a 450 nanometri).
Una balena destra, vista attraverso varie lunghezze d'onda della luce catturate dal satellite WorldView2. (Foto: Fretwell et al., PLoS One) Il computer è riuscito a identificare l'89 percento delle balene che i ricercatori hanno individuato a mano nelle immagini. Tuttavia, il computer aveva un tasso di falsi positivi del 24 percento, il che significa che classificava le cose come balene che i ricercatori hanno stabilito che non erano balene, come le barche. L'idea è quella di migliorare l'accuratezza di quell'algoritmo, per rendere le indagini sulle balene un compito quasi automatizzato.
Questo studio è una prova del lavoro di concetto, uno che introduce un potenziale nuovo metodo. Il team sottolinea che dovranno ancora effettuare sondaggi sul campo per vedere se i satelliti potrebbero mancare di balene o potrebbero essere distorti verso o contro il rilevamento di alcune balene su altre (ad esempio, le madri con i vitelli a volte appaiono come una chiazza confusa piuttosto che contorni distinti di balene). I confronti a terra di ciò che sembra una balena in un'immagine satellitare con ciò che sta effettivamente nuotando nell'oceano confermeranno ulteriormente il metodo.
"La prossima sfida è determinare le probabilità di rilevamento e capire se i conteggi delle immagini possono essere utilizzati come indice affidabile per dimensione o presenza della popolazione", scrivono gli autori. "Questo documento mostra che l'analisi automatizzata delle immagini satellitari può ottenere una buona corrispondenza con i conteggi manuali, ma è necessario un lavoro maggiore per garantire che questi conteggi manuali siano commisurati al numero reale di balene di superficie."
Avere diverse immagini satellitari scattate in successione potrebbe aiutare a identificare ciò che è veramente una balena e ciò che è una roccia stazionaria o un'onda dissipante, aggiungono. Scrivono anche che il metodo funziona meglio in acque calme prive di onde, che per il momento ne limita l'applicabilità. Inoltre, aiuta a sapere dove è probabile che si trovino le balene, come nel caso di studio presentato nel documento.
Se il metodo si rivela praticabile, gli autori pensano che potrebbe essere usato non solo per aiutare a stimare e monitorare le popolazioni di balene giuste, ma anche per prendere il conto delle altre specie di balene. Man mano che le immagini satellitari di qualità superiore saranno disponibili in futuro, il rilevamento delle balene dallo spazio si spera diventerà uno strumento ancora più accurato e utile nella cintura degli ambientalisti, scrivono i ricercatori.
