- In un recente studio, i ricercatori hanno utilizzato immagini riprese da droni per mappare la struttura delle spiagge di nidificazione delle tartarughe marine nel Cipro del Nord allo scopo di determinare la loro suscettibilità alle inondazioni dovute all'innalzamento del livello del mare.
- I voli automatizzati con droni dotati di telecamere possono registrare sequenze di foto della superficie sottostante, le quali poi, tramite un processo chiamato fotogrammetria, possono essere unite per costruire modelli tridimensionali dell'area di rilevamento.
- La velocità dell'innovazione e la versatilità dei droni possono migliorare gli sforzi per la tutela delle tartarughe marine grazie ad un monitoraggio più economico ed efficiente.
Dopo mesi di digiuno in viaggio per centinaia di chilometri attraverso l’oceano, una tartaruga marina femmina si trascina sulla sabbia: la battigia a cui è tornata per molti anni per deporre le uova, e la stessa spiaggia dove lei stessa si è schiusa decenni fa.
Ma questa stagione è diversa, e in senso negativo. Negli ultimi anni, i livelli del mare hanno inghiottito gran parte della sabbia, e lo scorso inverno una grande tempesta ha spazzato via molte delle restanti dune. Ora, non rimane quasi nessuna traccia di spiaggia tra l’acqua e lo sviluppo umano, che si è costantemente espanso nel corso degli anni. Senza posti che forniscano le condizioni giuste per scavare un nido, lei vaga invano su e giù per la riva e potrebbe morire per l’estenuante sforzo di traversare tutta la spiaggia e deporre.
Questo scenario si sta diffondendo tra molte delle popolazioni di tartarughe marine del mondo. Sebbene l’aumento di spiagge protette sia stato elogiato come un successo, è ancora necessario un continuo sforzo di tutela per proteggere le sette specie di tartarughe marine del mondo, tutte a rischio di estinzione.
L’innalzamento del livello del mare è uno degli impatti più pericolosi del cambiamento climatico, avanza su tutte le coste, con raffiche improvvise sotto forma di uragani o piogge torrenziali. Mentre gli abitanti umani delle coste di solito possono spostarsi verso l’interno, i tartarughini non sono così adattabili.
Alcune spiagge dove le tartarughe nidificano possono essere più vulnerabili di altre, e misurare la quantità di una spiaggia che verrà sommersa dall’innalzamento del livello del mare può aiutare a dare una priorità agli sforzi di conservazione.
Un team dell’università di Exeter sta pilotando droni per indagare. Il loro recente studio documenta come hanno usato un drone, o veicolo aereo senza pilota (UAV), per misurare la struttura delle spiagge di Alagadi, un luogo situato nel Cipro del Nord molto famoso per la nidificazione della caretta caretta e della tartaruga verde.
“La maggior parte degli studi sui cambiamenti climatici sono condotti su scala globale”, ha detto a Mongabay Miguel Varela, autore principale dello studio. “I droni stanno davvero compiendo passi in avanti in termini di monitoraggio su scala locale. Questo è particolarmente importante, poiché i cambiamenti climatici influenzeranno le varie regioni del pianeta in modi completamente diversi.”
Il cambiamento nel livello del mare varia tra le diverse regioni del mondo. Alcuni litorali possono essere colpiti più duramente di altri dall’innalzamento del livello del mare: una spiaggia stretta e piatta sarà sommersa più rapidamente rispetto a una spiaggia ampia e in pendenza. Se la spiaggia è circondata da barriere naturali o artificiali come foreste o sviluppo umano, allora le tartarughe non hanno un terreno più elevato dove nidificare mentre gli oceani avanzano. I nidi scavati in parti più basse delle spiagge rischiano maggiormente di essere inondati, provocando l’annegamento delle uova di tartaruga prima ancora che si schiudano.
La spiaggia, molto più di solo sabbia
Per valutare la vulnerabilità delle tartarughe e di altri abitanti delle coste di fronte all’innalzamento del livello del mare, i ricercatori hanno cercato di mappare le spiagge in tre dimensioni, un compito che si presta bene alla sorveglianza dei droni.
Volando ad un’altitudine di 30 metri, la fotocamera montata dai ricercatori ha scattato foto della spiaggia una volta al secondo, abbastanza frequentemente da sovrapporre ciascuna foto a quelle scattate prima e dopo. Un GPS a bordo registrava la posizione dell’UAV quando veniva scattata ogni foto.
Dopo ogni volo, i ricercatori hanno utilizzato un software specializzato per analizzare le foto alla ricerca di caratteristiche distinte: una macchia scura di alghe che si posa sulla sabbia chiara o una piccola cresta in una duna che proietta un’ombra peculiare al di sotto di essa. Se la stessa caratteristica si verificava in più foto, il software “cuciva” insieme queste foto sovrapposte. Hanno usato la dimensione e la posizione relativa delle caratteristiche in ogni foto per dedurre la loro altitudine. Attraverso un processo prevalentemente automatizzato (con alcune correzioni manuali), il software ha sintetizzato centinaia di foto in un modello tridimensionale coerente del paesaggio della spiaggia.
“Questo metodo ci consente di creare modelli digitali realistici estremamente precisi (errori di meno di 10 centimetri)”, ha affermato Varela.”Questa è una scala eccellente se confrontata alle proiezioni globali.”
Sebbene la tecnologia più avanzata sia costosa, la fotogrammetria dei droni può ridurre il costo del rilevamento in tre dimensioni. Nell’ultimo decennio i prezzi degli UAV sono diminuiti costantemente e i ricercatori di Exeter hanno utilizzato il nuovo sensore Piksi Multi di Swift Navigation, un sistema GPS a basso costo e ad alta precisione per gli UAV. Drone e GPS insieme ammontavano a un prezzo di circa 2.500 sterline (3.160 dollari).
Il personale qualificato per far volare l’UAV e l’uso avanzato del computer necessario per gestire l’enorme serie di dati fotogrammetrici, hanno richiesto ulteriori investimenti.
Gli scienziati dell’Università di Exeter nel Regno Unito hanno usato i droni per mappare le spiagge di nidificazione delle tartarughe marine per determinare quanto sono vulnerabili i loro nidi di fronte all’innalzamento dei livelli del mare. Video cortesia dell’Università di Exeter.
I metodi sfruttati dal team di Exeter non hanno fornito previsioni esatte sulla vulnerabilità dei nidi di fronte all’innalzamento del livello del mare: se l’aumento delle inondazioni e l’innalzamento dei livelli del mare provocavano il collasso delle dune o l’erosione della spiaggia, allora il modello 3D della struttura della spiaggia ottenuto dai droni sarebbe obsoleto. Gli autori riconoscono questo aspetto negativo e hanno sottolineato che futuri voli eseguiti nella stessa posizione consentirebbero loro di aggiornare le loro previsioni.
Un drone per ogni problema
Le tartarughe marine affrontano molteplici minacce che variano nella loro estensione e nei tempi, ha affermato Brendan Godley, che supervisiona il team di Exeter. “Attualmente, la principale minaccia alle tartarughe marine nel Mediterraneo è la cattura accidentale nelle zone di pesca”, ha spiegato a Mongabay, “ma altre minacce come l’aumento del livello del mare indotto dal clima e la plastica marina, sono problemi all’orizzonte che dobbiamo capire come gestire e mitigare per loro”.
Potenzialmente i droni possono aiutare ad affrontare una serie di queste minacce. The Plastic Tide, un gruppo con sede nel Regno Unito che prende il nome dall’aumento dell’inquinamento marino negli ultimi decenni, ha sfruttato insieme la sorveglianza dei droni, la scienza dei cittadini (citizen science) e gli algoritmi di apprendimento automatico per quantificare i rifiuti sulle spiagge in modo efficiente ed esteso. Le foto dei droni registrano le coste e i volontari identificano i pezzi di spazzatura nelle foto pubblicate su un archivio online.
L’input da parte dei cittadini di ciò che è o non è pattumiera, viene utilizzato per costruire un algoritmo che possa identificare da solo la spazzatura in foto, riducendo così la quantità di sforzo umano necessario. Un monitoraggio migliore dell’immondizia delle spiagge potrebbe ridurre il carico di rifiuti che finiscono negli oceani, una grave minaccia per le popolazioni globali di tartarughe.
I droni possono essere impiegati in una serie di questioni collegate alla tutela delle tartarughe marine. Video cortesia dell’Università di Exeter.
I ricercatori hanno recentemente testato la capacità dei droni di monitorare la quantità e la distribuzione di grandi animali marini come squali, razze e tartarughe sotto la superficie. Il test ha anche rivelato come lo sviluppo costiero stia influenzando le popolazioni degli animali marini.
Tali dati sono necessari per spingere i responsabili delle politiche e i gestori dei territori verso la protezione delle spiagge, suggerisce Godley.”Studiando meglio gli impatti del cambiamento climatico”, ha detto, “possiamo informare il pubblico e fare pressione per azioni di conservazione, ma anche capire come mitigare alcuni dei suoi impatti”.
La fotogrammetria dei droni richiede condizioni meteorologiche e di luce favorevoli per consentire al drone di raccogliere le immagini in modo sicuro. Con la durata limitata della batteria dei droni più piccoli, il pilota deve stare attento per evitare di rimanere senza batteria a metà volo.
“Dai droni alle auto elettriche, [la durata della batteria] è il collo di bottiglia che rallenta una crescita potenzialmente ancora più rapida della tecnologia”, ha detto Varela. “In 5 anni, le batterie sono passate da 15 minuti a 30 minuti di volo per i droni consumer. Non vedo l’ora di vedere come le nuove tecnologie affronteranno questo aspetto nei prossimi anni “.
I droni possono portare nuovi partner, finanziamenti e opportunità
L’adozione di metodi high-tech, come il pilotaggio di droni, per la raccolta di dati può aumentare il profilo di un team di ricerca agli occhi dei media, dei colleghi o delle istituzioni di finanziamento. Ad esempio, la formazione come pilota UAV ha prodotto nuove collaborazioni e opportunità di finanziamento per Varela.
“Questo metodo può essere applicato ad altre specie, habitat o anche per scopi diversi non legati alla scienza”, ha detto Varela.”In realtà, ci è stato già chiesto di applicare questo metodo per un progetto di sviluppo turistico costiero in Brasile”.
“Abbiamo uno strumento altamente visivo che permetterà a noi e ai nostri colleghi di utilizzare gli stessi metodi per comunicare graficamente i futuri scenari del livello del mare”, ha affermato Godley.”Questo dovrebbe aiutare gli ambientalisti ad esercitare pressione per ulteriori protezione delle coste che consentano un ritiro gestito”.
Man mano che i droni diventano più solidi ed economici, e le loro batterie durano più a lungo, il loro contributo agli sforzi di conservazione probabilmente aumenterà. “La tecnologia sta cambiando a un ritmo così rapido che è quasi impossibile prevedere ciò che avremo tra 5 anni”, ha detto Varela.”Quando ho iniziato con i droni e la fotogrammetria [5 anni fa], abbiamo dovuto costruire il nostro drone da zero”.
“Il crescente trend degli UAV è in pieno boom perché ci sono così tante possibilità e [possono] essere applicati a così tanti progetti”, ha aggiunto. “Vorrei incoraggiare le persone a provarli e pensare a nuovi modi in cui possono aiutare i progetti di tutela a procedere più velocemente.”
Citazione
Varela, M. R., Patrício, A. R., Anderson, K., Broderick, A. C., DeBell, L., Hawkes, L. A., … & Godley, B. J. (2018). Assessing climate change associated sea level rise impacts on sea turtle nesting beaches using drones, photogrammetry and a novel GPS system. Global change biology. https://doi.org/10.1111/gcb.14526