Tekoäly ja kestävä maatalous Mar Menorin suojelemiseksi

  • CSIC on luonut digitaalisen kartan Mar Menorista tekoälyn ja Sentinel-2-satelliitin avulla ja analysoinut vedenlaadun muutoksia vuosikymmenen aikana.
  • Tutkimuksessa Rambla del Albujón tunnistetaan yhdeksi pahiten rappeutuneista alueista ja laguuni jaetaan kolmeen erilliseen ympäristöalueeseen.
  • Tutkimus paljastaa uuden ekologisen tasapainon tilan, joka on vakaa, mutta ei merkitse ekosysteemin toipumista.
  • NewAgro Mar Menor -hanke edistää kestävämpiä maatalouskäytäntöjä altaassa laguunin kuormituksen vähentämiseksi.

Yleiskuva Mar Menorista

El Mar Menorista on tullut todellinen ulkoilmalaboratorio jossa tiede, teknologia ja maataloussektori yrittävät tehdä yhteistyötä pysäyttääkseen vuosia jatkuneen ympäristön pilaantumisen. Samaan aikaan asukkaat seuraavat tarkasti veden väriä ja jaksoja, jotka "vihreä keitto"Tutkijat tarkentavat yhä enemmän työkaluja, joilla voidaan mitata, mitä Murcian laguunissa todella tapahtuu.

Rinnakkain, Lähialueen maatalous pyrkii sopeutumaan kestävämpiin malleihinhankkeilla, joiden tavoitteena on vähentää ravinnevaluntaa ja parantaa kastelun hallintaa. Jaettu haaste on ymmärtää tarkasti, miten Mar Menor on muuttunut viimeisen vuosikymmenen aikana ja mitä voidaan tehdä sekä maalta että mereltä käsin Espanjan kuuluisimpaan rannikkoekosysteemiin kohdistuvan paineen lieventämiseksi.

Digitaalinen kartta Mar Menorin yksityiskohtaiseen röntgenkuvaukseen

Espanjan kansallinen tutkimusneuvosto (CSIC) on Andalusian meritieteiden laitoksen (ICMAN-CSIC) kautta kehittänyt menetelmä, joka yhdistää tekoälyn Sentinel-2-satelliitin kuviin tutkia tarkasti Mar Menorin vedenlaadun kehitystä lähes kymmenen vuoden aikana.

Tutkimus, julkaistu lehdessä Journal of HydrologySe perustuu heinäkuun 2015 ja kesäkuun 2024 välisenä aikana otettujen kuvien aikasarjaan. Sentinel-2 tarjoaa 10 metrin pikselitarkkuus, riittävä seuraamaan laajojen rannikkoalueiden kehitystä ja havaitsemaan laguunin tilan merkittäviä muutoksia, vaikkakaan ei käsitellä yksityiskohtaisesti pieniä esineitä, kuten yksittäisiä veneitä.

Näiden kuvien perusteella tieteellinen ryhmä on seurannut kahta keskeistä indikaattoria: klorofylli-a, jota käytetään levien määrän arvioimiseen, ja sameusjoka heijastaa vedessä olevan suspendoitunutta ainesta. Molempien parametrien korkeat pitoisuudet liittyvät usein rehevöitymisprosessit ja happihäviö, kaksi erityisen huolestuttavaa ilmiötä Mar Menorissa.

Analyysi ei ole rajoittunut pelkkään arvojen tulkintaan, vaan siinä on turvauduttu mm. ohjaamattomat koneoppimistekniikat ja edistyneitä tilastollisia menetelmiä. Näiden työkalujen avulla voimme ryhmitellä laguunin alueita niiden ympäristökäyttäytymisen perusteella, mikä on erittäin hyödyllistä ymmärrettäessä, missä ongelmat keskittyvät ja miten ne kehittyvät ajan myötä.

Tämän lähestymistavan ansiosta tutkijat ovat pystyneet luomaan korkearesoluutioinen digitaalinen kartta Mar MenoristaKartta tunnistaa selvästi eniten heikentyneet alueet ja kuvaa niiden ympäristömalleja. Näin ollen kartasta tulee vankka perusta johtajien ja hallintojen päätöksenteolle.

Rambla del Albujón ja kolme suurta luonnonsuojelualuetta laguunissa

Yksi CSIC:n työn merkittävimmistä tuloksista on Mar Menorin jakaminen kolmeen suureen ympäristövyöhykkeeseenNämä alueet määritellään niiden ominaisuuksien ja käyttäytymisen perusteella viimeisen vuosikymmenen aikana. Tällainen kaavoitus auttaa erottamaan sektorit, joilla on vaihteleva herkkyys ja reagointikyky ulkoisiin vaikutuksiin.

Ongelmallisimmista alueista seuraavat erottuvat voimakkaasti: Rambla del Albujón, vesiväylä, joka laskee Los Alcázaresin ja El Algarin väliseen laguuniin ja josta on tullut vakiintunut yksi tärkeimmistä ravinteiden pääsykohdista ekosysteemiinSatelliittikuvat ja tekoälymallit osoittavat yhtä mieltä siitä, että tämä alue on yksi huonokuntoisimmista.

Tutkimus osoittaa myös, miten tämä menetelmä mahdollistaa erottaa kausivaihtelut, pitkän aikavälin trendit ja erityiset jaksotNäin ollen kullekin kesälle tyypillinen lämpötilan nousuun liittyvä vaihtelu ei ole sama asia kuin asteittain heikkenevä trendi tai äkillinen huippu, joka liittyy DANAan (yksittäiseen korkean tason painanteeseen) tai rankkasateisiin.

Mukana olleiden tutkijoiden mukaan, mukaan lukien Paola Barba ja Isabel CaballeroSamankaltaisia ​​käyttäytymismalleja omaavien pikseleiden ryhmittelyalgoritmien käyttö on helpottanut sellaisten kuvioiden tunnistamista, jotka muuten jäisivät huomaamatta. Tämä on antanut tutkijoille mahdollisuuden nähdä, miten tietyt alueet reagoivat eri tavoin samoihin ympäristöstresseihin.

Tämä yksityiskohtien taso on erityisen merkityksellinen suunnittele ennallistamis- ja valvontatoimetTämä mahdollistaa herkimpien alueiden priorisoinnin ja käytettävissä olevien resurssien paremman mukauttamisen, sekä teknisten että taloudellisten.

”Vihreät keitot”, vuoden 2019 DANA-myrsky ja uusi ekologinen tasapaino

Lähes kymmenen vuoden datan analyysi ei tuota staattista tilannekuvaa, vaan pikemminkin Se yhdistää havaitut poikkeamat suoraan äärimmäisiin tapahtumiin. jotka ovat leimanneet Mar Menorin lähihistoriaa. Näihin kuuluvat tunnetut "vihreät keitot" vuosilta 2016 ja 2017, jolloin levien lisääntyminen värjäsi veden ja vähensi happipitoisuutta rajusti.

Lisäksi tutkimus yhdistää klorofylli-a:n ja sameuden äkilliset muutokset vuoden 2019 DANA-myrsky ja muut sitä seuranneet säätapahtumatNämä tapahtumat lisäsivät makean veden, sedimenttien ja ravinteiden virtausta valuma-alueelta. Nämä jaksot ovat muuttaneet merkittävästi laguunin ekosysteemin dynamiikkaa.

Yksi silmiinpistävimmistä löydöksistä on uuden tasapainotilan tunnistaminen Kirjoittajien mukaan viime vuosina klorofylli-a:n ja sameuden tasot näyttävät vakiintuneen, mikä saattaa viitata parannukseen. Tutkijat ovat kuitenkin tässä asiassa selkeitä: Tämä vakaus ei tarkoita Mar Menorin elpymistä..

Pikemminkin he väittävät, että laguuni olisi siirtynyt erilainen ekologinen toimintajossa parametrit pysyvät suhteellisen vakioarvojen tuntumassa, mutta silti kaukana siitä, mitä voitaisiin pitää terveenä tilanteena. Toisin sanoen järjestelmä on sopeutunut jatkuvan paineen tilaan palaamatta alkuperäiseen tilaansa.

Tämä tasapainotilan muutos, joka on havaittu tekoälyn ja satelliittihavaintojen yhdistelmän ansiosta, toimii varoituksena navigaattoreille: Merkittävien shokkien puuttuminen indikaattoreista ei tarkoita, että ongelma olisi ratkaistu.mutta kasautuneet vaikutukset ovat luoneet uuden ekologisen ”normaaliuden”.

Työkaluja Mar Menorin tehokkaampaan hallintaan

Tieteellisten tulosten lisäksi ICMAN-CSIC:n kehittämä menetelmä on erittäin käytännöllisiä sovelluksia ympäristönhallintaan laguunissa ja muilla samanlaisiin paineisiin joutuneilla Euroopan rannikkoalueilla.

Ensinnäkin se sallii optimoida näytteenottoasemien sijainnin Kentällä. Sen sijaan, että anturit ja kenttäkampanjat jaettaisiin tasaisesti, johtajat voivat keskittää ponnistelunsa herkimmille tai edustavimmille alueille ja säätää paremmin valvontapisteiden määrää ja niiden tarkkaa sijaintia.

Tämä tarkoittaa valvontakustannusten aleneminen ja käytettävissä olevien resurssien tehokkaammassa käytössä analyyttistä kapasiteettia menettämättä. Itse asiassa 10 metrin tarkkuudella tehtävä vyöhykejako tarjoaa yksityiskohtaisuuden tason, jota on vaikea saavuttaa pelkällä perinteisellä näytteenotolla.

Lisäksi tämäntyyppiset työkalut tarjoavat jatkuvaa ja ajantasaista tietoa ekosysteemin kehityksestäTämä on ratkaisevan tärkeää ilmastonmuutoksen ja yhä useammin esiintyvien äärimmäisten sääilmiöiden yhteydessä. Kyky ennakoida tai reagoida nopeasti uuteen "vihreään keittoon" tai DANAan (eristetty korkean tason masennus) voi olla ratkaisevan tärkeää.

Tutkija Isabel CaballeroPäätutkija korostaa, että tämä tekoälyyn ja satelliitteihin perustuva lähestymistapa voi edistää suunnittelua tehokkaampia sopeutumistoimia globaaliin muutokseenAjatuksena on, että teknologian ei pitäisi korvata kenttätyötä, vaan pikemminkin täydentää sitä ja tehdä siitä älykkäämpää.

Innovatiivinen maatalous laguunin kuormituksen vähentämiseksi

Samalla kun tiedeyhteisö tarkentaa seurantamallejaan, maalla on käynnissä toinen keskeinen kehitysaskel: maatalouden muutos Mar Menorin altaassaCartagenan polyteknisen yliopiston (UPCT) ja PROEXPORTin koordinoima NewAgro Mar Menor -projekti toimii juuri tähän suuntaan.

Tämä aloite, jota rahoittavat Ekologisen siirtymän ja väestörakenteen haasteen ministeriön biodiversiteettisäätiöSe on suunnattu suunnitteluun ja arviointiin edistyneet agronomiset strategiat jotka helpottavat siirtymistä kestävämpiin tuotantomalleihin laguuniympäristössä.

Projekti on jäsennelty seuraavasti: viisi toisiinsa liittyvää työlohkoa, jotka vaihtelevat kastelun seurantaan käytettävien antureiden käytöstä hyödyllisen kasviston sisällyttämiseen ja levien viljely viljelykasveissa. Yksi sen pääpainopisteistä on kasteluveden älykäs seuranta, käyttämällä digitaalisia työkaluja veden syötön säätämiseen ja hävikkien ja valuntojen minimoimiseen Mar Menoriin.

NewAgro on myös sitoutunut toteuttamaan älykkäät ansat lepidoptereiden torjuntaanTämä vähentää intensiivisten kasvinsuojelukäsittelyjen tarvetta. Lisäksi tutkimusta tehdään parhaillaan Mineraalitypen käytön vähentäminen biohiilen avulla ja biostimulanttien ja orgaanisten muokkausten yhdistetty vaikutus maaperään ja viljelykasveihin.

Toinen asiaankuuluva osio on maatalousaitojen uudelleensuunnittelu Nämä elementit eivät ainoastaan ​​erota tontteja toisistaan, vaan ne toimivat myös kasvillisuuden esteinä, tarjoavat turvapaikan hyödylliselle eläimistölle ja tukevat ekosysteemipalveluita. Tavoitteena on, että maatalousmaisema auttaa vähentämään ravinteiden ja sedimenttien valumista laguuniin.

Tiedonlevitys, gastronomia ja sukupolvenvaihdos Mar Menorin ympäristössä

NewAgro Mar Menor -hanke ei rajoitu pelkästään koealoilla ja laboratorioissa tehtävään tutkimukseen. Yhteistyössä Maaseudun perheiden ja naisten yhdistys (AFAMMER)Se järjestää virkistys- ja teknistä toimintaa tuodakseen nämä innovaatiot lähemmäksi väestöä ja tuotantosektoria.

Ehdotuksista erottuu joukosta CIM-rakennuksessa järjestettävät messut, joissa Mar Menorin ympäristöön liittyvät yritykset ja yhteisöt He voivat esitellä tuotteitaan, palveluitaan ja hankkeitaan, jotka liittyvät maatalousalan kestävään kehitykseen ja innovaatioihin. Ajatuksena on, että maanviljelijät, perheet ja vierailijat näkevät omin silmin, miten nykyistä mallia pyritään muuttamaan.

Myös gastronomia on osansa, ja Murcian alueen kokit, kuten David López, Local de Ensayo -ravintolastaNäissä sessioissa valmistetaan Campo de Cartagenan alueen perinteisiä reseptejä, joissa painotetaan paikallisten tuotteiden arvo ja alueen gastronominen perintö.

Pienimmille on järjestetty seuraavat robotiikan, maalauksen ja maanviljelyn työpajojaTavoitteena on perehdyttää uudet sukupolvet käsitteisiin, kuten kasteluautomaatioon, luonnon monimuotoisuuteen ja resurssien vastuulliseen käyttöön. Lisäksi esillä on projekteja [keskusteltavista aiheista]. sukupolvenvaihdos ja naisten rooli maaseudulla, mikä on avainasemassa mallimuutoksen pysyvyyden kannalta.

Yhdessä nämä aloitteet pyrkivät Mar Menorin suojelua ei pitäisi nähdä pelkästään teknisenä tai hallinnollisena asiana.vaan kollektiivisena projektina, joka koskettaa paikallista taloutta, gastronomista kulttuuria, koulutusta ja sosiaalista yhteenkuuluvuutta alueella.

Yhdistelmän kanssa korkean resoluution digitaaliset kartat, tekoäly ja innovatiivinen maatalousMar Menor on siirtymässä vaiheeseen, jossa ymmärrämme paljon paremmin, mitä sen pinnan alla tapahtuu ja mitkä maalla toteutettavat käytännöt voivat vaikuttaa. Tiedot viittaavat ekosysteemiin, jonka tasapaino on muuttunut ja joka on edelleen paineen alla, mutta myös työkalujen ja strategioiden syntymiseen, jotka johdonmukaisesti ja koordinoidusti sovellettuina voivat auttaa suunnanmuutosta sen tulevaisuudelle Espanjassa ja toimia mallina muille laguuneille ja rannikkoalueille Euroopassa.

Ympäristö-DNA meriekosysteemien seurantaan
Aiheeseen liittyvä artikkeli:
Ympäristö-DNA meriekosysteemien seurantaan

Lisää ensisijaiseksi lähteeksi