Reconocimiento de ballenas desde arriba: ¿Cómo los drones están transformando la investigación marina?

Ocean Alliance continúa siendo pionera en el uso de drones DJI en la investigación de ballenas y la vida marina.

Su última solución podría revolucionar la conservación con drones de las ballenas por segunda vez.

Imagina una escena que es sinónimo de la crisis climática.

Tal vez su mente saltó a la selva amazónica o a los casquetes polares, donde la deforestación y el rápido derretimiento han sido durante mucho tiempo puntos de reunión para los esfuerzos de conservación.

Los océanos juegan un papel fundamental

Pero las últimas investigaciones sugieren que son los océanos los que son clave para moderar el cambio climático. De hecho, un microorganismo del que probablemente nunca hayas oído hablar captura el 40 por ciento de las emisiones de carbono de la Tierra y produce oxígeno por dos de cada tres respiraciones que tomas. Estas algas microscópicas se llaman fitoplancton. Es tanto la piedra angular del ecosistema marino como un sistema de captura de carbono altamente efectivo.

El fitoplancton depende de un suministro constante de nutrientes, incluyendo fósforo, hierro y nitrógeno. Afortunadamente, justo en la parte superior de la cadena alimentaria oceánica vive una máquina fertilizante increíblemente eficiente: la ballena.

Los científicos han descubierto recientemente que las ballenas barbadas comen mucho más de lo que se pensaba; la escala de su papel como fertilizantes oceánicos ha sido ampliamente subestimada. Un estudio de 2019 proyectó que si las ballenas regresan a los niveles de población que disfrutaban antes de la era de la caza comercial de ballenas, conduciría a un auge del fitoplancton y una cantidad asombrosa de actividad de secuestro de carbono.

¿La conclusión? La naturaleza ya ha perfeccionado la captura de carbono. Solo necesitamos dejar que las ballenas coman, fertilizen y repitan.

La caza comercial de ballenas casi ha terminado, de hecho, los grupos de conservación están utilizando drones para recopilar evidencia de caza furtiva ilegal. Pero estos animales aún enfrentan el peligro y la interrupción de las redes de pesca, los golpes de barcos y la contaminación acústica. Con el fin de poner en marcha medidas eficaces que conserven y fomenten la recuperación de la población, los científicos necesitan reunir pruebas para comprender el impacto total de la actividad humana.

“Ballenas sanas, océanos sanos, humanos sanos”

Ese es el lema de Ocean Alliance, una organización de conservación marina pionera en el uso de drones en la investigación de ballenas.

La relación entre DJI y Ocean Alliance, con sede en Massachusetts, se remonta a 2015, cuando el CEO Dr. Iain Kerr y su equipo comenzaron a usar drones para recolectar muestras biológicas de ballenas. En lugar de tomar una biopsia física invasiva, los investigadores esperan a que el mamífero salga a la superficie antes de volar un DJI Inspire cargado de placas de Petri a través de su golpe, una nube de exhalación que proporciona información sobre las hormonas, el ADN y el hábitat del mamífero. Naturalmente, llamaron al concepto SnotBot®.

SnotBot fue la respuesta a una pregunta que han enfrentado los investigadores de ballenas durante décadas: ¿Cómo se recopilan datos decentes de ballenas sin perseguir a los animales en un bote y dispararles con un dardo de biopsia? (Un método que Kerr ha descrito como el “juego de whack-a-mole más caro del mundo”).

Pero los datos biológicos solo cuentan una parte de la historia. Para comprender mejor el comportamiento de las ballenas, los investigadores deben observar sus movimientos. No es una hazaña menor para los animales que pasan más del 80% de su tiempo bajo la superficie.

Este año, Ocean Alliance ha desarrollado y probado una nueva ayuda de recopilación de datos que podría revolucionar una vez más el trabajo de los investigadores de ballenas. Al igual que con SnotBot, la solución utiliza un dron DJI adaptado para evitar un juego costoso, peligroso y estresante de whack-a-mole de ballena.

 

Una forma no invasiva de etiquetar con drones a ballenas

Durante décadas, los científicos marinos han utilizado etiquetas de datos para rastrear ballenas bajo el agua. Un tipo común de etiqueta se fija con ventosas y puede llevar una variedad de sensores, incluidos un hidrófono, un acelerómetro y una cámara. Los datos que recopilan estas etiquetas proporcionan a los investigadores información sobre los patrones de caza, la cinética, la acústica e incluso las interacciones sociales de una ballena.

Al igual que con la recolección de muestras biológicas, el etiquetado ha sido tradicionalmente un proceso peligroso y costoso. Un equipo de científicos experimentados en múltiples embarcaciones pasará incontables horas persiguiendo ballenas. Es ineficiente en el mejor de los casos.

Con la ayuda de drones, las cosas para el etiquetado de ballenas pueden ser diferentes. En una expedición en el Golfo de California en febrero de 2022, Ocean Alliance se convirtió en el primer equipo del mundo en utilizar drones para revolucionar el proceso de etiquetado. La innovación podría tener enormes implicaciones para la ciencia de las ballenas y la conservación marina en general.

drones ballenas etiquetado
Despliegue con drone de etiqueta a una ballena.

DJI M210 como una solución

El equipo de Ocean Alliance utilizó DJI M210 modificados para colocar etiquetas de ventosa en las ballenas azules y de aleta. No hubo persecución, ni acercamiento cercano, ni lanzas de 20 pies. Se colocó con éxito etiquetas en más de veinte ballenas, muchas de las cuales estaban a 500 metros del barco. Incluso tuvieron una tasa de éxito del 100% con las ballenas de aleta, apodadas ‘los galgos del océano’.

“No esperas que la primera vez que intentes algo como esto batees home runs”

Dice Kerr. Pero eso es exactamente lo que sucedió.

El Dr. David Wiley del Santuario Marino Nacional Stellwagen Bank de la NOAA fue un socio en el proyecto y vio la nueva técnica en acción:

“Es un cambio de juego para las ballenas, las personas y la ciencia. En los 25 años que llevo marcando ballenas, siempre hemos soñado con poder colocar etiquetas en los animales desde el aire. La perspectiva aérea en tiempo real permite que las ballenas sean seguidas bajo el agua y que los investigadores estén en posición cuando salen a la superficie para colocarles etiquetas rápidamente”.

-Dr. David Willey.

Este éxito no debería ser una sorpresa completa. El programa de drones Ocean Alliance, dirigido por el ingeniero, piloto principal y recolector en jefe de mocos de ballenas Chris Zadra, ahora está bien establecido. Ningún otro equipo en el mundo tiene tanta experiencia pilotando drones sobre ballenas.

Explica que cada gota de etiqueta sigue el enfoque clásico de SnotBot, volando detrás de la ballena cuando está a punto de exhalar. Cuando la espalda del animal se arquea sobre la superficie, la etiqueta es liberada por el piloto. Se mantiene vertical  durante el descenso con la adición de algunos accesorios impresos en 3D. Una vez que el dispositivo está en su lugar, la presión inducida por la inmersión de la ballena garantiza que sea seguro. Las etiquetas se liberan con mecanismos de tiempo fijos que permiten a los investigadores rastrearlas y recopilarlas un número predeterminado de horas más tarde.

Esta nueva solución no solo no es invasiva y está relativamente libre de estrés para todos los involucrados, sino que es más inteligente, más rápida y más barata que el enfoque tradicional. Kerr cree que será un cambio de juego en partes del mundo donde hay poblaciones de ballenas a las que los investigadores nunca han podido acercarse, como Islandia y Madagascar.

 

Desarrollo de una solución de etiquetado

Un objetivo clave de Ocean Alliance es democratizar el acceso a los esfuerzos de conservación de las ballenas. Eso significa idear soluciones más baratas y accesibles y compartirlas con la comunidad de investigación en general.

“Hay un par de cosas que tenemos en cuenta al decidir qué idea seguir. No somos una gran empresa de ingeniería, así que lo primero es que tiene que ser simple. Luego veremos qué tecnología está disponible. Idealmente, estamos sacando algo del estante, modificándolo y usándolo de una manera para lograr cualquier objetivo que estemos buscando. Cada solución de drones está destinada a hacer que una forma actual de investigación de mamíferos marinos sea más fácil, más barata o más accesible. El etiquetado fue una combinación perfecta de todo eso”.

-Chris Zadra, Ocean Alliance.

El proceso de desarrollo comenzó en agosto de 2021, cuando una conversación entre David Wiley de NOAA e Iain Kerr convirtió una ambición de larga duración en un próximo proyecto viable. OceanX acordó financiar el proceso de desarrollo y el equipo se puso a trabajar.

Aunque un dron siempre iba a ser fundamental para la solución, el método exacto de fijación de etiquetas estaba en debate. “Teníamos media docena de ideas que queríamos probar, pero comenzamos con la más simple: simplemente dejar caer la etiqueta”, dice Kerr.

Adaptaciones con impresiones 3D

Por lo general, soluciones como esta se vuelven más complejas con cada iteración. Pero el método y el equipo requeridos en realidad se simplificaron a medida que pasaba el tiempo. Los estudiantes de la Universidad de Michigan se encargaron de calcular la cantidad de presión necesaria; la fuerza de la caída y el peso de la etiqueta resultaron suficientes para mantener las ventosas en su lugar. Zadra creó un prototipo de un marco y una gama de accesorios impresos en 3D para garantizar que las etiquetas cayeran en el ángulo correcto.

accesorios 3d drones ballenas
Los accesorios impresos en 3D mantienen las etiquetas horizontales mientras caen. Estas etiquetas son liberadas por un mecanismo de pines controlado por radio que se sitúa en la parte de abajo de un DJI M210.

Después de probar con éxito en la sede de Ocean Alliance, el equipo alquiló un almacén cercano para probar la solución en un objetivo móvil. El gel balístico se usó para imitar el cuerpo de Walter (la ballena aspirante).

Más de 200 vuelos de prueba más tarde, el concepto estaba listo para llevarse a la práctica. A finales de febrero de 2022, el equipo de Ocean Alliance partió hacia México para probar la nueva técnica de despliegue de etiquetas en la naturaleza.

 

Un buque volador económico de investigación volador

Cuando estudias ballenas, se requieren permisos y permisos especiales. Cuando estás probando nuevas formas de estudiar ballenas, hay aún más complicaciones.

Es aquí donde la tecnología de drones ofrece capacidades invaluables. En teoría, el DJI M210 puede rastrear una ballena, recoger sus mocos, soltar una etiqueta, documentar el proceso y filmar la reacción (o falta de) del animal con sus cámaras a bordo. Es un buque de investigación volador que proporciona no solo capacidades de investigación innovadoras, sino una forma de verificar esas capacidades y evaluar su impacto.

Un ejemplo de ello son las imágenes que Ocean Alliance reunió mientras dejaba caer etiquetas sobre las ballenas en el Golfo de California. El equipo todavía está en el proceso de analizar las imágenes de lanzamientos de prueba, pero a partir de su pequeña muestra, las ballenas no mostraron una respuesta detectable a ser etiquetadas. Y esa es evidencia empírica que se puede compartir con las autoridades pertinentes, a diferencia de un relato de lo que sucedió.

La perspectiva aérea también proporciona información que de otro modo se perdería. “Desde un barco, puede parecer una ballena haciendo cosas de ballena”, dice Zadra. “Pero desde el dron puedes ver todos estos pequeños comportamientos que de otra manera no reconocerías”. Estos van desde la elevación de una aleta hasta una ráfaga de velocidad engañosa.

Ahorros económicos

También hay beneficios financieros. Una de las barreras más importantes para los investigadores marinos es el costo. Las expediciones de etiquetado generalmente requieren decenas de miles de dólares en fondos, en parte porque se necesitan varios barcos y un gran equipo de expertos internacionales. Utilizando drones DJI, el equipo de Ocean Alliance ha demostrado una forma alternativa de recopilar datos que es drásticamente más barata y menos intensiva en recursos.

“En términos generales, tener un equipo y un bote que tiene que llegar a menos de 15 pies de una ballena es altamente ineficiente”, explica Kerr. “La mayoría de nuestros despliegues fueron en ballenas a 500 metros de distancia. Para un biólogo marino, nos fijamos en el análisis de costo/beneficio: ¿cuánto nos va a costar recopilar esos datos? Usando drones, el costo por etiqueta exitosa es radicalmente más barato. Es una herramienta transformadora”.

Estos ahorros ni siquiera tienen en cuenta los datos adicionales que permite un dron en comparación con una misión de etiquetado estándar.

Rompiendo el estereotipo científico

El equipo de Ocean Alliance es único. Son constructores, innovadores y pioneros, pero también son científicos rigurosos conscientes de la responsabilidad que conlleva la investigación de especies protegidas. Como resultado, los hallazgos oficiales de la expedición de etiquetado se publicarán a finales de este año. Lo que se puede compartir hasta entonces es limitado.

drones conservación de la ballena
Kerr espera que la nueva solución inspire y permita a los investigadores marinos de todo el mundo. “Estoy tratando de romper el estereotipo de lo que es un científico”, dice.

“Hay enormes desafíos que enfrenta la humanidad, pero nunca ha sido un momento más emocionante para participar en este campo. Las herramientas que DJI está desarrollando están cambiando el juego, no solo en la forma en que recopilamos datos y lo que se puede recopilar, sino en términos de quién puede recopilar esos datos. Esto es solo el comienzo”.

– Dr. Iain Kerr, Ocean Alliance

Una solución aplicable a gran escala

También existe la esperanza de que la conservación, no sólo de la ballenas, pueda convertirse en un sector establecido en la industria de los drones, y que las empresas de todo el mundo puedan construir hardware y aplicaciones centrados en la investigación para ir junto con las plataformas empresariales y los SDK disponibles en este momento. Como señala Kerr, “la conservación de la vida silvestre es una industria multimillonaria. La gente se preocupa por nuestros océanos y por el cambio climático. Solo necesitan acceso a la información”.

Con cada nuevo estudio aprendemos más sobre la importancia de las ballenas para la captura de carbono y los ecosistemas que sustentan. La adopción de drones por parte de Ocean Alliance significa que los investigadores de todo el mundo pueden investigar a estos animales en mayor profundidad y ayudar a restaurar su número. Es probable que haya una ola de datos recopilados gracias a los últimos hallazgos de la organización. Desarrollar una forma eficiente de etiquetar a las ballenas puede parecer una gota en el océano, pero es un paso necesario si queremos salvaguardar el futuro del planeta.

 

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