El conteo tiende a estar en la base de cualquier estudio ecológico. Saber cuántos animales y de qué tipo viven en un hábitat particular es esencial para comprender las relaciones entre ellos. Ese conocimiento también permite a los científicos cuantificar cómo cambian las poblaciones de ciertas especies a través del tiempo y extrapolar cómo un ambiente y las especies dentro de él pueden cambiar en el futuro. Esto es especialmente importante para determinar si los esfuerzos de manejo o conservación necesitan ser ajustados.
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Sin embargo, descubrir cuántos animales existen en un lugar en particular varía en dificultad. Para las criaturas que habitan en el océano, esta tarea se vuelve aún más difícil dado que el océano es tan grande y es bastante bueno para ocultar animales dentro de sus profundidades. Incluso los enormes mamíferos como las ballenas, que pasan una parte importante de su tiempo en la superficie del océano, resultan difíciles de contar. A menudo, los recuentos están restringidos a una sola persona parada en tierra o en la plataforma de un barco con un par de binoculares, o volando por encima en un pequeño avión, haciendo todo lo posible para detectar a las esquivas ballenas.
"Las poblaciones de ballenas siempre han sido difíciles de evaluar", dijo Peter Fretwell, investigador del British Antarctic Survey, en un comunicado. "Los medios tradicionales para contarlos son localizados, caros y carecen de precisión".
Pero, ¿qué pasaría si esta tarea pudiera automatizarse y llevarse a cabo en una gran área del océano de una vez?
Fretwell y sus colegas de la Encuesta se dieron cuenta de que, al menos para las ballenas, las imágenes satelitales de muy alta resolución podrían proporcionar un atajo útil para contar esos animales. Aunque algunos estudios anteriores han recurrido a los satélites como una posibilidad para inspeccionar ballenas, esos esfuerzos no han tenido mucho éxito, principalmente porque las imágenes no eran muy refinadas. Pero los avances recientes en la resolución y precisión de las imágenes, pensó el equipo, podrían ser suficientes para que los renovados intentos de prospección sean un éxito.
Decidieron poner a prueba esta idea en una bahía frente a la costa de la península argentina de Valdés, donde las ballenas francas australes se reúnen para reproducirse. Gracias a las prohibiciones de la caza de ballenas, los animales en peligro de extinción parecen estar aumentando en número, pero nadie conoce el tamaño real de la población de ballenas correctas.
En un estudio publicado hoy en PLoS One, los investigadores analizaron una sola imagen tomada por WorldView2, un satélite capaz de obtener imágenes a resoluciones extremadamente altas. La imagen de WorldView2 que adquirieron examinó un área oceánica de 40 millas cuadradas y proporcionó imágenes que penetran más profundamente en la columna de agua que otros satélites actualmente desplegados. La imagen se dividió en ocho bandas de color con una resolución sobre el terreno de aproximadamente dos metros por píxel y una banda pancromática con una resolución sobre el terreno de 50 centímetros.
Para detectar a las ballenas, el equipo primero encuestó las imágenes manualmente y luego usó un software de procesamiento de imágenes que empleó un algoritmo de reconocimiento de ballenas que escribieron. Tanto el software como los investigadores redujeron las ballenas potenciales haciendo tres preguntas: ¿tiene el tamaño y la forma adecuados para ser una ballena? ¿Está en un lugar donde se espera que esté una ballena? ¿Hay otros objetos flotando o una imagen borrosa que podría significar que lo que parece una ballena en realidad es solo burbujas, una roca o pájaros?
A partir de esas imágenes, los investigadores identificaron a mano que estaban bastante seguros de que eran 55 ballenas, junto con otros 23 objetos que sospechaban que eran ballenas. También vieron 13 ballenas adicionales adicionales debajo de la superficie. Encontraron los mejores resultados para detectar esas ballenas ocultas que acechan debajo de las olas en la quinta banda del satélite, en el extremo violeta del espectro de luz (400 a 450 nanómetros).
Una ballena franca, vista a través de varias longitudes de onda de luz capturadas por el satélite WorldView2. (Foto: Fretwell et al., PLoS One) La computadora logró identificar el 89 por ciento de las ballenas que los investigadores habían identificado a mano en las imágenes. Sin embargo, la computadora tenía una tasa de falsos positivos del 24 por ciento, lo que significa que clasificó las cosas como ballenas que los investigadores determinaron que no eran ballenas, como los barcos. La idea es eventualmente mejorar la precisión de ese algoritmo, para hacer que los estudios de ballenas sean una tarea casi automatizada.
Este estudio es una prueba de trabajo conceptual, uno que introduce un nuevo método potencial. El equipo señala que aún tendrán que hacer encuestas en el terreno para ver si los satélites pueden estar perdiendo ballenas o si están predispuestos hacia o en contra de detectar algunas ballenas sobre otras (por ejemplo, las madres con crías a veces aparecen como una burbuja confusa en lugar de contornos distintivos de ballenas). Las comparaciones en el terreno de lo que parece una ballena en una imagen de satélite con lo que realmente está nadando en el océano validará aún más el método.
"El próximo desafío es determinar las probabilidades de detección y comprender si los recuentos de las imágenes se pueden utilizar como un índice confiable para el tamaño de la población o la presencia", escriben los autores. "Este documento muestra que el análisis automatizado de imágenes satelitales puede lograr una buena correspondencia con los recuentos manuales, pero se necesita más trabajo para garantizar que estos recuentos manuales sean proporcionales al número real de ballenas de superficie".
Agregar varias imágenes de satélite en sucesión podría ayudar a identificar qué es realmente una ballena y qué es una roca estacionaria o una onda disipadora, agregan. También escriben que el método funciona mejor en aguas tranquilas libres de olas, lo que, por el momento, limita su aplicabilidad. Además, ayuda saber dónde es probable que se encuentren las ballenas, como en el estudio de caso presentado en el documento.
Si el método resulta viable, entonces los autores piensan que podría usarse no solo para ayudar a estimar y monitorear las poblaciones de ballenas francas, sino también para realizar recuentos de otras especies de ballenas. A medida que las imágenes satelitales de mayor calidad estén disponibles en el futuro, el estudio de las ballenas desde el espacio se convertirá en una herramienta aún más precisa y útil en el cinturón del conservacionista, escriben los investigadores.
