« Dans les récifs coralliens, l'un des gros soucis est si une tempête tue un tas de coraux, comment récupérer les coraux ? L'un des outils dont nous disposons est de les planter, " a déclaré Sandin. " Une approche que les gens ont eue est de dire, bien, chacun de ces fragments de corail que je plante pourrait devenir cinq mètres carrés. Cela signifie que je vais les espacer de manière très régulière, et les disperser tous les deux mètres."

Mais sur la base de ce qu'ils comprennent maintenant sur l'écologie spatiale des coraux, cette approche pourrait être problématique. "Une forêt où l'on plante des arbres trop éloignés les uns des autres, une tempête de vent passe et les arbres tombent tous, car ils dépendent les uns des autres pour la stabilité. La même chose est vraie pour les coraux, " dit-il. Et ce n'est pas la seule considération. Dans un récif de corail, comme dans une forêt, il y a des règles qui décrivent à quel point les espèces différentes de manière dense ou clairsemée aiment pousser, combien ils aiment être côte à côte, et ils obtiennent souvent des opportunités écologiques en vivant à proximité les uns des autres. Les photomosaïques aident les écologistes coralliens à décoder comment ces règles structurent un récif.

Créer les photomosaïques et en extraire des informations utiles est un processus qui prend du temps. Lors de la collecte des données, les scientifiques font généralement trois plongées par jour, et il a fallu plus de cinq jours complets de plongée pour collecter les images des seize placettes utilisées dans cette étude. De retour au labo, Edwards a utilisé un système informatique haute performance personnalisé pour assembler les 2, 500-3, 500 images individuelles qui composent chaque mosaïque. Il faut plusieurs jours au logiciel pour terminer le rendu de l'image composite, et environ 100 heures pour étiqueter et classer tous les coraux de chaque image. Ensuite, la dernière étape consiste à extraire les informations sur les espèces et à les analyser, ce qui prend encore trois jours environ par image.

La numérisation des images est clairement l'étape limitante, il a dit. Mais cela pourrait changer bientôt. "Nous avons d'excellents collaborateurs dans le département d'informatique et d'ingénierie de l'UC San Diego, et sont sur le point d'avoir un flux de travail assisté par ordinateur qui accélérera considérablement ce processus, " a déclaré Edwards.

Vidéo Petrovic, un doctorant dans le laboratoire du professeur Falko Kuester au département informatique de l'UC San Diego qui a créé le logiciel que l'équipe de Sandin utilise pour visualiser leurs modèles 3D, travaille à la création d'un logiciel personnalisé à cet effet.

"De plus en plus d'images sont collectées dans le domaine des sciences marines, et le rythme et l'ampleur de l'effort ne feront qu'augmenter, mais plus de données ne signifie pas automatiquement plus, ou mieux la science, " a déclaré Petrovic. " C'est un honneur et une joie de travailler si étroitement avec un groupe d'écologistes marins pour résoudre ce problème, développer en collaboration les outils et les flux de travail nécessaires pour faire un usage productif de l'imagerie, que ce soit pour surveiller la santé des récifs, ou pour faire avancer la science fondamentale."

Petrovic dit que l'équipe permet aux scientifiques d'explorer virtuellement les récifs en laboratoire, leur permettant de voyager dans le temps d'année en année et de suivre la croissance et le déclin des colonies individuelles, et d'étudier les relations spatiales et temporelles à travers le récif.

"Nous accélérons la numérisation et l'annotation, et ouvrir la voie pour laisser les techniques d'apprentissage automatique porter une plus grande partie de ce fardeau, " a déclaré Petrovic. " Tout cela est terriblement excitant, et avec beaucoup plus à venir. Mais l'aspect le plus gratifiant pour moi est la collaboration interdisciplinaire qui permet en premier lieu, qui nous permet d'appliquer une décennie de recherche en visualisation à l'appui d'un travail écologique vital."

Edwards, Sandine, et leurs collaborateurs disent qu'ils s'attendent à ce que la technologie photomosaïque conduise à de nombreuses autres découvertes scientifiques, et de continuer à contribuer aux efforts de conservation. Les données recueillies sur le récif de Palmyre font partie du 100 Island Challenge, dont l'objectif est de créer une perspective globale sur l'évolution des récifs coralliens au fil du temps.

L'équipe du 100 Island Challenge, composé de chercheurs postdoctoraux, Personnel, et des étudiants diplômés des laboratoires de l'écologiste Sandin et Scripps Jennifer Smith, s'associe à des scientifiques et des communautés du monde entier pour visiter 100 îles différentes et utiliser ces nouvelles techniques d'imagerie 3D pour créer des mosaïques photographiques capturant chaque détail de la structure et de l'écologie des récifs coralliens. Jusqu'à présent, l'équipe a visité près de 70 des îles pour capturer des mosaïques, avec un calendrier pour réexaminer chaque site après deux ans. De retour au labo, ils analyseront les mosaïques pour voir comment les récifs évoluent au fil du temps, et comment la variation des conditions océaniques et les activités humaines ont un impact sur chaque récif. Ces images deviendront également des données de base que les agences locales pourront utiliser pour étudier leurs propres récifs.

"Ce qui m'a vraiment enthousiasmé par l'approche de la photomosaïque sur de grandes surfaces, c'est qu'elle vous permet essentiellement de ramener le récif chez vous, " a déclaré Edwards. " Lorsque vous plongez, il y a tellement de contraintes pratiques à ce que vous pouvez faire. Vous êtes limité par l'air, courants, état de surface, et parfois vous n'avez pas la possibilité de vous arrêter et de sentir les roses."

Il a dit que pouvoir passer des heures à se déplacer lentement sur le récif, en regardant attentivement des milliers de coraux individuels, l'aide à voir des choses qu'il n'aurait jamais pu observer sur le terrain. "J'ai beaucoup appris en plongeant et je n'échangerais jamais ces expériences, mais la majorité de mes idées sont venues devant un ordinateur lors de la numérisation de ces images, " il a dit.

"C'est exactement cette opportunité pour de nouvelles observations et de nouvelles idées qui est nécessaire pour faire avancer la science, " Edwards a ajouté. "Je suis vraiment honoré et excité d'en faire partie."