Os mapas ilustram a recolha de dados de temperatura ao longo de 2008 no Parque Nacional Kruger, na África do Sul, utilizando sensores de satélite e de elefantes. O mapa superior apresenta uma média anual das temperaturas matinais da superfície terrestre capturadas pelo satélite Landsat 5, enquanto o mapa inferior revela as temperaturas do ar registadas no mesmo local ao longo do ano por elefantes equipados com sensores. Notavelmente, há uma concentração de pontos de dados ao longo do rio Myamvubu.
Os investigadores estão a aproveitar uma grande quantidade de dados recolhidos por sensores transmitidos por animais para complementar as observações por satélite, expandir as medições meteorológicas e compreender melhor a ecologia da vida selvagem num clima em mudança.
Projetar sistemas de observação da Terra é um exercício de compensações. Um satélite pode ser bom na coleta de dados em resolução espacial fina, em alta frequência temporal ou em uma ampla faixa de comprimentos de onda, mas não todos os três ao mesmo tempo. Os sistemas terrestres, como as estações meteorológicas, podem recolher frequentemente uma variedade de dados, mas recolhem amostras apenas de um local e a sua distribuição é desigual em todo o planeta.
Animal Kingdom: um recurso para observações da Terra
Existe outro veículo para recolher observações da Terra, que pode preencher lacunas nos dados meteorológicos e climáticos: o reino animal. Ao longo de várias décadas, dezenas de milhares de criaturas – desde cegonhas e caribus até elefantes e elefantes marinhos – foram marcadas com sensores para recolher dados sobre os seus habitats. Isso inclui lugares que são muito escuros, nublados, gelados ou arborizados para serem vistos pelos satélites, ou que são muito acidentados, remotos ou inóspitos para o acesso humano.
Integração de dados de animais no monitoramento climático
Cada vez mais, os cientistas estão a perceber o poder das observações de animais para melhorar a monitorização do clima e revelar os processos da Terra com mais detalhe. “Os animais são um componente integral da observação da Terra”, disse o ecologista Diego Ellis Soto, estudante de graduação da Universidade de Yale e NASA Bolsista FINESST (Futuros Investigadores em Ciência e Tecnologia da Terra e do Espaço da NASA). Em um artigo recente em Natureza Mudanças ClimáticasEllis Soto e colegas expõem o seu caso e uma visão para tornar os dados de rastreamento de animais parte do kit de ferramentas padrão para estudar o nosso planeta.
Para começar, considere como apenas um espécies numa parte do mundo podem recolher dados com uma cobertura espacial e temporal única. Os mapas acima comparam a aquisição de dados de temperatura por satélite e por sensores transportados por elefantes numa parte do Parque Nacional Kruger, na África do Sul. O mapa de temperatura da superfície terrestre (topo) exibe uma média anual das temperaturas matinais coletadas pelo satélite Landsat 5. O outro mapa (parte inferior) mostra as temperaturas do ar no mesmo local e ano, registadas várias vezes por dia por elefantes equipados com sensores. Um conjunto de pontos de dados aparece ao longo do rio Myamvubu.
Aqui, os dados de satélite cobrem toda a área, mas são limitados pela resolução espacial, tempo de revisita (16 dias no caso do Landsat 5) e outros fatores, como a cobertura de nuvens. Além disso, estações meteorológicas terrestres recolheram dados em altas frequências temporais, mas a partir de pontos estáticos distantes da localização dos elefantes. Os sensores transportados por elefantes registaram dados em alta frequência, mas recolheram amostras de diferentes territórios ao longo das viagens dos animais. O mapa abaixo mostra os padrões e a extensão do movimento dos elefantes no Parque Nacional Kruger durante um ano.
Este mapa mostra os padrões e a extensão do movimento dos elefantes no Parque Nacional Kruger no ano de 2008.
Animais como sensores ambientais
Mais do que servir como estações meteorológicas ambulantes, os animais e os seus padrões de movimento podem informar os cientistas sobre como a vida selvagem interage com o ambiente e como as condições influenciam o comportamento. Num estudo de 2019, os investigadores analisaram os dados dos elefantes para saber quando os animais visitaram fontes de água, o que diz algo sobre as suas estratégias para gerir o stress térmico.
“Esses animais são sensores extremamente tendenciosos, e esse preconceito é chamado de ecologia e comportamento animal”, disse Ellis Soto.
Os preconceitos dos animais sobre onde e quando amostram determinadas áreas podem ser uma característica e não um bug. Por exemplo, podem revelar como os animais respondem a temperaturas extremas, o que é de particular interesse quando se trata de espécies raras ou ameaçadas num clima em mudança.
Avanços no rastreamento de animais e insights ecológicos
Este viés de amostragem também pode fornecer detalhes sobre o ambiente que os satélites não conseguem resolver. “Podemos usar o movimento dos animais para nos informar sobre outros processos em curso na Terra”, disse Keith Gaddis, gestor do programa de Conservação Ecológica da NASA. A NASA está no jogo de rastreamento de animais há décadas, observou ele, citando o papel da agência no desenvolvimento de coleiras de rádio e tecnologia de rastreamento por satélite. (Já percorreu um longo caminho desde o rastreamento de Monique the Space Elk com o satélite meteorológico Nimbus III em 1970.)
Os satélites podem utilizar medições como o NDVI, uma medida do verde da vegetação, para ver quando as plantas desabrocham, mas não conseguem detectar outras mudanças sazonais, como o surgimento de vagens de sementes. A procura de sementes pela vida selvagem, no entanto, poderia preencher esta informação sazonal e informar os cientistas sobre a resposta de um ecossistema às alterações climáticas, disse Gaddis. Da mesma forma, criaturas que vivem em ambientes nevados podem oferecer detalhes sobre a cobertura da neve e o tempo de derretimento através de seus padrões de movimento.
“Nossa compreensão da história natural dos animais nos ajudará a selecionar qual sensor animal usaríamos (para fazer esses tipos de medições)”, disse Ellis Soto. Em seu artigo recente, ele comparou os padrões de movimento dos animais com diferentes sistemas de satélites. O albatroz errante cobre grandes áreas, mas raramente – semelhante ao Landsat. Em contraste, a cegonha-branca é uma forrageira central, o que significa que revisita frequentemente certas áreas durante a época de reprodução. O padrão é análogo a um satélite geoestacionário como o GOES.
É importante ressaltar que Ellis Soto não defende o rastreamento de animais com o único propósito de monitorização do clima, mas vê-o como um cenário vantajoso para todos, que também requer o equilíbrio de considerações éticas. O esforço acrescenta valor aos esforços contínuos de conservação da biodiversidade, e ele vê a informação adicional sobre o ambiente como um “subproduto enorme” da nossa tecnologia actual.
O mundo marinho já aprecia o valor dos observadores de animais há algum tempo. As “observações” de tubarões-tigre aumentaram os dados de detecção remota e as pesquisas de mergulhadores no mapeamento do maior ecossistema de ervas marinhas do mundo. E os elefantes-marinhos marcados nadando nas águas geladas da Antártica ajudaram a revelar como o calor se move pelas profundezas do oceano. Os fluxos de dados fornecidos por animais marinhos revelaram-se suficientemente valiosos e robustos para serem integrados no Sistema Global de Observação dos Oceanos liderado pela UNESCO para monitorização a longo prazo.
Direções futuras na integração de dados detectados por animais
A tarefa agora é compilar, padronizar e fornecer acesso a todo o cânone de informações captadas por animais. Está em curso um movimento para criar um conjunto de variáveis essenciais de biodiversidade (EBV), nos moldes das variáveis climáticas essenciais (ECV) existentes. ECVs são conjuntos de dados que contribuem para a caracterização do clima da Terra e incluem variáveis como ozônio, gelo marinho, biomassa acima do solo, umidade do solo e cor do oceano. “O sonho é que tenhamos estes produtos (biológicos) que sejam gerados sistematicamente da mesma forma que fazemos para as variáveis climáticas”, disse Gaddis.
Ellis Soto e colegas também acreditam que as peças estão prontas para que os dados de sensores de animais baseados na terra e no ar se tornem padrão no sistema terrestre e no monitoramento climático. Dezenas de milhares de animais já estão a ser rastreados e os dados, a tecnologia de rastreio e as ferramentas analíticas tornaram-se mais sofisticados. O que resta são mais provas de conceito – mais exemplos como pombos que melhoram as previsões da qualidade do ar – de que os modelos meteorológicos e climáticos são melhores com dados de animais do que sem eles. De acordo com Ellis Soto: “Estamos na era da fusão de fontes de dados”.
Imagens do Observatório da Terra da NASA por Michala Garrison, usando dados Landsat do US Geological Survey e dados de sensores transportados por elefantes de Thaker, M., et al. (2019).
