跳转到主要内容
移动世界。
摄影测量珊瑚

铅图像courtesy of The Hydrous。

科学家们正在拼凑一组照片(一种叫做摄影测量的技术)来研究珊瑚礁生物学,而生成的3D模型就是一件艺术品。

桑德拉布鲁克研究珊瑚礁在最不可能找到它们的地方——水面下500米,那里的条件对人类探险者来说太具有挑战性。所以,即使在今天,这些珊瑚仍然是一个谜。

去年,布鲁克,一名佛罗里达州立大学的海洋学家,登上一艘研究船,前往海边,在离佛罗里达西海岸120公里的一个珊瑚群落的海床上安置了两个自主的“底栖登陆器”。观测平台上装有数据记录仪器,今年秋天,布鲁克将返回同一个地点,恢复底栖登陆器,并拍摄数百张深海珊瑚的照片。有了这些数据,她希望能找到更多让这些神秘珊瑚茁壮成长的原因。

摄影测量珊瑚

布鲁克在研究船上部署了一个远程水下航行器来搜寻深海珊瑚。图片来源:Brooke et al

深海珊瑚和浅水珊瑚有一个重要的共同之处——它们都是生物热点,是多种海洋生物的家园。但他们在其他方面却非常不同。浅水珊瑚礁靠藻类利用阳光产生的营养物质茁壮成长。但在深海,漆黑的海水意味着珊瑚必须以其他方式寻找食物,依赖于收集有机物质,如浮游动物,微小的漂流动物。

甚至它们的结构也不同。与形成坚实地质结构的浅水珊瑚群落不同,深海珊瑚以珊瑚分支的格子状扩展——一种像树干和树枝的模式。外部的枝条会阻碍内部枝条的生长,而内部的枝条会死亡并坍塌成一堆沉淀物,被新一代的珊瑚所取代。这种生长、坍塌、生长、坍塌的循环不断,将土丘堆积成巨大的珊瑚礁——高达100米,宽数英里。

“在我们了解深海珊瑚能为我们做什么之前,我们不要破坏它。”

桑德拉布鲁克海洋学家

布鲁克对了解珊瑚的健康以及物理和化学性质的影响,比如食物或温度。但要做到这一点,她需要准确测量它们的增长速度,而目前的数据是有限的。

现在,科学家们测量珊瑚生长就像测量树木生长一样,珊瑚的横截面显示出生长年轮,可以通过计算年轮来确定其年龄。但这种技术只考虑到珊瑚的躯干。研究人员无法得知蜂群的高度或分支的范围。因此,布鲁克正在测试摄影测量作为一种测量珊瑚生长的方法的有效性。

摄影测量是一种利用照片创建三维模型的技术。通过将珊瑚的照片上传到一个摄影测量软件程序中,布鲁克和她的团队成员阿比盖尔·恩格尔曼(Brooke Engleman)可以以惊人的精度缝合出一个珊瑚礁的3D模型。

然后,研究小组比较了3D模型和他们从深海收集的真实珊瑚标本之间的珊瑚生长测量值。这种比较有助于他们确定这是否是测量和研究深海珊瑚的准确方法。

布鲁克希望,在未来,随着相机技术的进步,她可以通过部署配备相机的自主水下无人机,以一种非侵入性的方式捕捉珊瑚的照片。

布鲁克说:“所以,如果这项技术有效,而且足够精确,那么我们就可以把它应用到许多不同的事情上,而不仅仅是在深海。”

她的工作是与海洋生物学家Erika Woolsey领导的Hydrous项目相对应的深海项目,该项目使用摄影测量技术创建了精确的活体珊瑚3D渲染图。她的团队整理了潜水者在浅水珊瑚礁上拍摄的照片。他们的3D模型可以免费提供给教育工作者、科学家和艺术家。

“珊瑚建造的三维珊瑚礁结构对于为其他海洋动物提供栖息地至关重要。虽然研究人员早就知道这一点,但水下摄影测量的广泛应用相对较新,”伍尔西在一封电子邮件中说。

她补充说,虽然珊瑚覆盖的海床不到1%,但它们支持着全球25%的海洋生物多样性,从蜗牛、螃蟹到鱼类、鲨鱼和鲸鱼。

布鲁克和伍尔西都说,珊瑚礁就像海洋中的热带雨林,提供了大量的经济和环境效益。它们是丰富多样的海洋生物的家园,包括具有重要商业价值的鱼类。它们可以作为风暴和洪水的缓冲器来保护海岸。他们是一个旅游目的地。

但是深海珊瑚礁的价值却没有得到重视。

“因为我们不知道,让我们采取预防措施,在我们了解它能为我们做什么之前,我们不要破坏它,”布鲁克说。她补充说,由于珊瑚使用化学物质来保护自己,如果在它们的许多化学化合物中,可能有一种重要的医学用途,她不会感到惊讶。

在布鲁克继续研究深海珊瑚的同时,她已经将摄影测量技术应用于测量海绵的生长,这也是一个挑战,因为它们的生长模式不均匀。

她说:“这项技术将使我们重新思考衡量事物的方式。”

下一个

海洋变化
珊瑚礁正在死亡,但仍有希望
如何拯救珊瑚礁
看现在
海洋变化
珊瑚礁正在死亡,但仍有希望
珊瑚礁是海洋生物的基础,然而50%的珊瑚礁已经消失了。以下是珊瑚礁死亡的原因,以及一个组织正在做什么来阻止它。
看现在
通过杰斯讲台

面对气候的变化,世界各地的珊瑚礁正在死亡。珊瑚礁是海洋生物的基础,但在过去的30年里,50%的珊瑚礁已经消失了。珊瑚礁有永远消失的危险吗?一群富有创新精神的研究人员和潜水员正在争分夺秒地拯救它们。

海洋变化
研究人员发现了一种可以抵御气候变化的石珊瑚
研究人员发现了一种可以抵御气候变化的石珊瑚
海洋变化
研究人员发现了一种可以抵御气候变化的石珊瑚
按照目前的趋势,到2050年,世界上90%以上的珊瑚礁将大规模退化。研究人员发现了一种石珊瑚,这引发了珊瑚礁恢复的新努力。

按照目前的趋势,到2050年,世界上90%以上的珊瑚礁将大规模退化。研究人员发现了一种石珊瑚,这引发了珊瑚礁恢复的新努力。

未来前进
用自动水下航行器探索海底
AUV
未来前进
用自动水下航行器探索海底
高效、自主、经济,AUV正迅速成为水下研究的必需品。

高效、自主、经济,AUV正迅速成为水下研究的必需品。

创新
拯救海洋动物的可食用六包戒指
拯救海洋动物的可食用六包戒指
看现在
创新
拯救海洋动物的可食用六包戒指
每年有180亿磅的塑料被倾倒在海洋中。这家微型啤酒厂发明了可降解的六组啤酒环来帮助遏制这种趋势。
看现在

咸水啤酒厂是一个普通的小啤酒厂,生产伟大的精酿啤酒-包装与通常的塑料六包装环。然而,作为亲眼目睹海洋塑料污染数量的渔民,他们觉得自己需要做出改变,以帮助海洋动物。他们想出了用酿造过程中剩下的可降解材料制作可食用六包戒指的主意。现在,他们创造了一种新的……

食物
这种可食用的传感器可以提醒你食品污染
食品污染
食物
这种可食用的传感器可以提醒你食品污染
由丝制成的微针贴片,如果它感应到食物污染或腐败,就会变色,从而更容易知道食物什么时候变质了。

由丝制成的微针贴片,如果它感应到食物污染或腐败,就会变色,从而更容易知道食物什么时候变质了。

医学
中世纪医学产生了现代武器
中世纪的医学
医学
中世纪医学产生了现代武器
致命的耐抗生素超级细菌需要新的武器。古代和中世纪的医学可能会告诉我们在哪里可以找到它们。

致命的耐抗生素超级细菌需要新的武器。古代和中世纪的医学可能会告诉我们在哪里可以找到它们。

动物
与来自太空的蝗虫群作战
蝗虫群
动物
与来自太空的蝗虫群作战
利用美国国家航空航天局(NASA)卫星发回的数据,研究人员正在东非寻找沙漠蝗群可能诞生的地区,这样他们就可以摧毁蝗卵。

利用美国国家航空航天局(NASA)卫星发回的数据,研究人员正在东非寻找沙漠蝗群可能诞生的地区,这样他们就可以摧毁蝗卵。

分派
如果科学家对自己的研究失去信心,会发生什么?
如果科学家对自己的研究失去信心,会发生什么?
分派
如果科学家对自己的研究失去信心,会发生什么?
有一半的科学家未能复制他们自己的研究成果——但他们很少站出来。一个新项目想要……
通过辛格Dalmeet拉

有一半的科学家未能复制他们自己的研究成果——但他们很少站出来。一个新项目想要改变这一点。

超人的
重新编程你的免疫系统来对抗癌症
重新编程你的免疫系统来对抗癌症
看现在
超人的
重新编程你的免疫系统来对抗癌症
你的T细胞已经知道如何杀死癌症。这些医生可以训练他们找到它。
看现在

乔什·费尔德曼在度蜜月时感到脖子上有个肿块。在他生命中最美好的一个月之后,回到家时,医生告诉了他一个消息:非霍奇金淋巴瘤。没有治愈的方法,而且情况还会变得更糟。在多轮化疗未能阻止他的肿瘤生长后,乔希去找了加州大学洛杉矶分校(UCLA)的肿瘤学家约翰·蒂默曼(John Timmerman)医生。蒂默曼正在尝试一种不同的方法,即免疫疗法。这个…