Tehisintellekt ja säästev põllumajandus Mar Menori kaitsmiseks

  • CSIC on tehisintellekti ja Sentinel-2 satelliidi abil loonud Mar Menori digitaalse kaardi, analüüsides vee kvaliteedi muutusi kümne aasta jooksul.
  • Uuringus tuvastatakse Rambla del Albujón kui üks kõige enam degradeerunud alasid ja jagatakse laguun kolmeks eraldi keskkonnaalaks.
  • Uuring näitab uut ökoloogilise tasakaalu seisundit, mis on stabiilne, kuid ei tähenda ökosüsteemi taastumist.
  • NewAgro Mar Menori projekt edendab vesikonnas säästvamaid põllumajandustavasid, et vähendada laguunile avalduvat survet.

Mar Menori üldvaade

Mar Menorist on saanud tõeline vabaõhulabor, kus teadus, tehnoloogia ja põllumajandussektor teevad koostööd, et peatada aastaid kestnud keskkonnaseisundi halvenemine. Samal ajal kui kohalikud elanikud on vee värvuse ja „rohelise supi ” episoodide suhtes valvsad, täiustavad teadlased pidevalt tööriistu, mida nad kasutavad Murcia ranniku lähedal asuvas laguunis toimuva tegeliku olukorra hindamiseks.

Samal ajal püüab kohalik põllumajandus kohaneda säästvamate mudelitega , projektidega, mille eesmärk on vähendada toitainete äravoolu ja parandada niisutussüsteemide haldamist. Laual on ühine väljakutse: täpselt mõista, kuidas Mar Menor on viimase kümnendi jooksul muutunud ja mida saab teha nii maal kui ka merel, et leevendada survet Hispaania kuulsaimale rannikuökosüsteemile.

Digitaalne kaart Mar Menori detailseks röntgenülesvõtteks

Hispaania riiklik teadusnõukogu (CSIC) on Andaluusia mereteaduste instituudi (ICMAN-CSIC) kaudu välja töötanud metoodika, mis ühendab tehisintellekti Sentinel-2 satelliidi piltidega, et uurida suure täpsusega Mar Menori veekvaliteedi arengut peaaegu kümne aasta jooksul.

Ajakirjas Journal of Hydrology avaldatud uuring põhineb juulist 2015 kuni juunini 2024 tehtud piltide aegridadel. Sentinel-2 pakub ruumilist eraldusvõimet 10 meetrit piksli kohta , mis on piisav suurte rannikualade arengu jälgimiseks ja laguuni seisundi oluliste muutuste tuvastamiseks, kuigi see ei jõua väikeste objektide, näiteks üksikute paatide detailideni.

Nende piltide põhjal jälgis teadusrühm kahte peamist indikaatorit: klorofüll-a , mida kasutatakse vetikate hulga hindamiseks, ja hägusus , mis peegeldab vees oleva hõljuva aine hulka. Mõlema parameetri kõrge tase on tavaliselt seotud eutrofeerumise ja hapnikuvaesusega , mis on kaks nähtust, mis on Mar Menoris eriti murettekitavad.

Analüüs ei ole piirdunud pelgalt väärtuste lugemisega, vaid on kasutanud ka järelevalveta masinõppe tehnikaid ja täiustatud statistilisi meetodeid. Need tööriistad võimaldavad laguuni piirkondi rühmitada nende keskkonnakäitumise põhjal, mis on väga kasulik probleemide koondumise ja aja jooksul arenemise mõistmiseks.

Tänu sellele lähenemisviisile on teadlased suutnud luua Mar Menorist kõrglahutusega digitaalse kaardi , mis tuvastab selgelt kõige enam degradeerunud alad ja kirjeldab nende keskkonnamustreid. Seega saab sellest kaardist kindel alus juhtide ja haldusasutuste otsuste tegemiseks.

Rambla del Albujón ja kolm suurt keskkonnakaitseala laguunis

CSICi töö üks olulisemaid tulemusi on Mar Menori jagamine kolmeks suureks keskkonnatsooniks , mis on määratletud vastavalt nende omadustele ja käitumisele viimase kümnendi jooksul. Selline tsoneerimine aitab eristada erineva tundlikkuse ja reageerimisvõimega alasid välismõjudele.

Kõige problemaatilisemate piirkondade seas paistab silma Rambla del Albujón . See veetee, mis suubub Los Alcázares'i ja El Algari vahelisse laguuni, on muutunud üheks peamiseks toitainete sisenemispunktiks ökosüsteemi . Nii satelliidipildid kui ka tehisintellekti mudelid on tuvastanud selle piirkonna ühe kõige enam halvenenud seisundis olevana.

Uuring näitab ka seda, kuidas see metoodika võimaldab meil eristada hooajalisi muutusi, pikaajalisi trende ja isoleeritud sündmusi . Seega ei ole igale suvele tüüpiline temperatuurimuutus, mis on seotud temperatuuri tõusuga, sama mis järkjärguline halvenev trend või järsk tõus, mis on seotud DANA-ga (isoleeritud kõrgetasemeline depressioon) või paduvihmadega.

Kaasatud teadlaste, sealhulgas Paola Barba ja Isabel Caballero sõnul on sarnase käitumisega piksleid rühmitavate algoritmide kasutamine lihtsustanud selliste mustrite tuvastamist, mis muidu jääksid märkamatuks. See on võimaldanud neil näha, kuidas teatud piirkonnad reageerivad samadele keskkonnastressi episoodidele erinevalt.

See detailsuse tase on eriti oluline taastamis- ja seiretegevuste planeerimisel , kuna see võimaldab prioriseerida kõige tundlikumaid alasid ja paremini kohandada olemasolevaid ressursse, nii tehnilisi kui ka majanduslikke.

„Rohelised supid“, 2019. aasta DANA torm ja uus ökoloogiline tasakaal

Ligi kümne aasta andmete analüüs ei jäädvusta lihtsalt hetkepilti, vaid seob tuvastatud anomaaliad otseselt Mar Menori lähiajalugu iseloomustanud äärmuslike sündmustega. Nende hulgast paistavad silma 2016. ja 2017. aasta tuntud „rohelised supid“, kui vetikate vohamine värvis vett ja vähendas drastiliselt hapniku kontsentratsiooni.

Uuring seob ka klorofüll-a ja hägususe järske muutusi 2019. aasta DANA tormi ja sellele järgnenud ilmastikunähtustega , mis suurendasid magevee, setete ja toitainete sissevoolu valgalast. Need sündmused on laguuni ökosüsteemi dünaamikat oluliselt muutnud.

Üks rabavamaid leide on uue tasakaalu tuvastamine viimastel aastatel. Autorite sõnul näib klorofüll-a ja hägususe tase olevat stabiliseerunud, mis võib viidata paranemisele. Teadlased on selles küsimuses siiski kindlad: see stabiilsus ei tähenda Mar Menori taastumist.

Pigem viitavad nad sellele, et laguun on liikunud teistsugusesse ökoloogilisse seisundisse , kus parameetrid jäävad suhteliselt konstantseks, kuid on siiski kaugel tervislikust seisundist. Teisisõnu, süsteem on kohanenud pideva survega, naasmata oma algsele seisundile.

See tasakaalu nihe, mis on avastatud tänu tehisintellekti ja satelliitvaatluse kombinatsioonile, on hoiatuseks: suuremate šokkide puudumine indikaatorites ei tähenda probleemi lahendamist , vaid pigem seda, et akumuleerunud mõjud on kehtestanud uue ökoloogilise „normaalsuse“.

Mar Menori tõhusama haldamise vahendid

Lisaks teaduslikele tulemustele on ICMAN-CSICi väljatöötatud metoodikal väga praktilisi rakendusi laguuni ja teiste sarnaste survete all olevate Euroopa rannikualade keskkonnajuhtimiseks .

Esiteks võimaldab see optimeerida proovivõtujaamade asukohti põllul. Andurite ja välikampaaniate ühtlase jaotamise asemel saavad juhid koondada oma jõupingutused kõige tundlikumatele või esinduslikumatele aladele, kohandades paremini seirepunktide arvu ja nende täpset asukohta.

See tähendab väiksemaid seirekulusid ja olemasolevate ressursside tõhusamat kasutamist, ohverdamata analüütilisi võimalusi. Tegelikult pakub 10-meetrise resolutsiooniga tsoneerimine detailsuse taset, mida on traditsioonilise proovivõtmisega keeruline saavutada.

Lisaks pakuvad seda tüüpi tööriistad pidevat ja ajakohast teavet ökosüsteemi evolutsiooni kohta , mis on kliimamuutuste ja üha sagenevate äärmuslike ilmastikunähtuste kontekstis ülioluline. Võime ennetada uut „rohelist suppi“ või DANA-d (isoleeritud kõrgetasemelist depressiooni) või sellele kiiresti reageerida võib olla määrava tähtsusega.

Projekti juhtivteadur Isabel Caballero rõhutab, et see tehisintellektil ja satelliidil põhinev lähenemisviis aitab kaasa tõhusamate globaalsete muutustega kohanemise meetmete väljatöötamisele . Idee seisneb selles, et tehnoloogia ei tohiks asendada välitöid, vaid pigem neid täiendada ja intelligentsemaks muuta.

Innovatiivne põllumajandus laguunile avaldatava surve vähendamiseks

Samal ajal kui teadusringkonnad oma seiremudeleid täiustavad, on maismaal toimumas teine ​​​​oluline rinne: põllumajanduse ümberkujundamine Mar Menori vesikonnas . Cartagena polütehnilise ülikooli (UPCT) ja PROEXPORTi koordineeritud NewAgro Mar Menori projekt töötab just selles suunas.

See algatus, mida rahastab ökoloogilise ülemineku ja demograafilise väljakutse ministeeriumi bioloogilise mitmekesisuse fond , on suunatud täiustatud agronoomiliste strateegiate väljatöötamisele ja hindamisele , mis hõlbustavad üleminekut säästvamatele tootmismudelitele laguunikeskkonnas.

Projekt on üles ehitatud viie omavahel ühendatud töövaldkonna ümber , alates andurite kasutamisest niisutamise jälgimiseks kuni kasuliku floora ja vetikate kasvatamiseni põllukultuurides. Üks selle peamisi fookusi on niisutusvee intelligentne jälgimine , kasutades digitaalseid tööriistu vee sissevoolu reguleerimiseks ning kadude ja äravoolu minimeerimiseks Mar Menori laguuni.

NewAgro on pühendunud ka nutikate püüniste kasutuselevõtule liblikaliste tõrjeks , vähendades seeläbi vajadust intensiivse fütosanitaarse töötluse järele. Lisaks uuritakse mineraallämmastiku kasutamise vähendamist biosöe kasutamise ning biostimulantide ja orgaaniliste mullaparandajate koosmõju abil pinnasele ja põllukultuuridele.

Teine oluline aspekt on põllumajanduslike hekkide ümberkujundamine elementideks, mis lisaks kruntide eraldamisele toimivad taimestikubarjääridena, pakuvad varjupaika kasulikule loomastikule ja toetavad ökosüsteemi teenuseid. Kõik see on suunatud sellele, et põllumajandusmaastik aitaks leevendada toitainete ja setete voogu laguuni.

Levitamine, gastronoomia ja põlvkondade vahetus Mar Menori ümbruses

NewAgro Mar Menori projekt ei piirdu ainult maatükkidel ja laborites tehtava uurimistööga. Koostöös Maapiirkondade Perede ja Naiste Assotsiatsiooniga (AFAMMER) korraldatakse lõbusaid ja tehnilisi tegevusi, et tuua need uuendused kohalikule elanikkonnale ja põllumajandussektorile lähemale.

Ettepanekute hulgas on CIM-i hoones toimuv laat, kus Mar Menori piirkonnaga seotud ettevõtted ja organisatsioonid saavad tutvustada oma tooteid, teenuseid ja projekte, mis on seotud jätkusuutlikkuse ja põllumajandusliku toiduinnovatsiooniga. Idee on selles, et põllumehed, pered ja külastajad saaksid oma silmaga näha, kuidas praeguse mudeli muutmiseks pingutatakse.

Gastronoomial on samuti oluline roll, kus Murcia piirkonna kokad, näiteks David López restoranist Local de Ensayo , teevad otsekoheseid kokandusdemonstratsioone . Nendel sessioonidel tutvustatakse Campo de Cartagena traditsioonilisi retsepte, rõhutades kohalike toodete väärtust ja piirkonna kulinaarset pärandit.

Noorematele lastele korraldatakse robootika, maalimise ja põllumajanduse töötubasid , mille eesmärk on tutvustada uutele põlvkondadele selliseid kontseptsioone nagu niisutusautomaatika, bioloogiline mitmekesisus ja ressursside vastutustundlik kasutamine. Lisaks eksponeeritakse projekte põlvkondade vahetuse ja naiste rolli kohta maapiirkondades , mis on põllumajandusmudeli püsiva muutuse tagamise võtmetegur.

Kokkuvõttes on nende algatuste eesmärk tagada, et Mar Menori kaitset ei peetaks pelgalt tehniliseks või haldusküsimuseks , vaid kollektiivseks projektiks, mis puudutab kohalikku majandust, gastronoomilist kultuuri, haridust ja sotsiaalset ühtekuuluvust piirkonnas.

Tänu kõrgresolutsioonilise digitaalse kaardistamise, tehisintellekti ja uuendusliku põllumajanduse kombinatsioonile on Mar Menor sisenemas faasi, kus meil on palju parem arusaam sellest, mis toimub selle pinna all ja millised maismaal toimuvad tavad saavad midagi muuta. Andmed viitavad ökosüsteemile, mille tasakaal on nihkunud ja mis on endiselt surve all, aga ka tööriistade ja strateegiate tekkimisele, mis järjepideva ja koordineeritud rakendamise korral aitavad suunata selle tulevikku Hispaanias ning olla eeskujuks teistele laguunidele ja rannikualadele Euroopas.

Keskkonna-DNA mereökosüsteemide jälgimiseks
Seotud artikkel:
Keskkonna-DNA mereökosüsteemide jälgimiseks

Lisa eelistatud allikana Google'is