Os recifes de coral são ecossistemas altamente produtivos que têm estado ameaçados nas últimas décadas como consequência das alterações climáticas. Isto alimentou um aumento na investigação sobre a biologia básica dos corais, com vista a restaurar recifes que foram danificados pelo aquecimento e acidificação dos oceanos. A restauração dos recifes depende do recrutamento bem-sucedido de corais juvenis e isso é difícil de quantificar usando as atuais técnicas de modelagem 3D porque os juvenis são muito pequenos e enigmáticos.
Este problema levou a bióloga marinha Dra. Kate Quigley a desenvolver um novo método para monitorar o tamanho e o crescimento dos corais que depende do uso de equipamento de digitalização dentária. A digitalização digital 3D é comumente usada em odontologia e na fabricação de implantes porque as medições precisam ser precisas até a escala μm para produzir moldes altamente precisos. Os scanners dentários intraorais também são seguros para uso em tecidos vivos, enquanto os métodos anteriores de modelagem 3D frequentemente envolviam a destruição dos corais para medi-los.
Quigley, pesquisador sênior da Fundação Minderoo, publicou detalhes do novo método na revista Métodos em Ecologia e Evolução. Ela se inspirou para desenvolver o novo método de digitalização por meio de uma visita ao dentista.
Durante sua visita, a Dra. Quigley comentou sobre as semelhanças entre os dentes de coral e humanos – ambos à base de cálcio e exigindo ferramentas de medição que possam suportar superfícies molhadas. “Um dia, eu estava no dentista e eles lançaram uma nova máquina de escaneamento. Eu soube imediatamente que era algo que poderia ser aplicado à varredura de corais muito pequenos, uma vez que os corais e os dentes, na verdade, compartilham muitas propriedades semelhantes. O resto é história!”
Embora as tecnologias mais antigas envolvidas na modelação 3D de recifes de coral tenham registado melhorias e desenvolvimento substanciais no passado recente, na verdade só são aplicáveis a objectos na gama de tamanhos de metros a centímetros. Eles não possuem capacidade na faixa de tamanho milimétrico e mícron (μm), que é o que é necessário ao medir os primeiros estágios de vida dos corais. Compreender a fase crítica da vida dos corais juvenis permite aos cientistas prever as mudanças no ecossistema, os impactos das perturbações e o potencial de recuperação dos recifes.
“No momento, é difícil medir com precisão objetos muito pequenos em 3D, especialmente se você estiver interessado em medir pequenos animais vivos, como corais, sem feri-los. Durante meu doutorado, demoraria meio dia para produzir uma varredura, e eu estava interessado em escanear centenas de corais de uma vez”, disse o Dr.
Para avaliar a eficácia destes scanners dentários, nomeadamente o ITero Element 5D Flex, o Dr. Quigley mediu corais juvenis de diferentes espécies e classes de tamanho. Os corais foram originalmente coletados no Parque Marinho da Grande Barreira de Corais e incluíam espécies com morfologia de ramificação complexa, bem como aqueles com ramificação simples e aqueles que possuem uma forma de vida mais plana e incrustante. O teste foi conduzido no Simulador Marítimo Nacional do Instituto Australiano de Ciências Marinhas, onde os corais foram temporariamente removidos de seu aquário interno para que suas áreas de superfície e volumes fossem escaneados.
Em média, foram necessários menos de três minutos para digitalizar e construir um modelo de cada coral individual, em comparação com mais de quatro horas com os métodos anteriores – uma redução de 99% no tempo necessário para realizar tais medições. Dr. Quigley registrou desempenhos igualmente rápidos e precisos ao medir e comparar modelos de esqueletos mortos e tecidos de corais vivos, eliminando assim a necessidade de sacrificar animais vivos para fazer medições.
“Pela primeira vez, este novo método permitirá aos cientistas medir milhares de pequenos corais com rapidez, precisão e sem quaisquer impactos negativos na saúde dos corais. Isto tem o potencial de expandir a monitorização em larga escala da saúde dos oceanos e de aumentar a restauração dos recifes de coral.”
Embora isto seja uma enorme melhoria em termos de redução do tempo envolvido na monitorização destes pequenos animais marinhos, a tecnologia só pode ser utilizada para fazer medições fora da água. O instrumento de digitalização não é à prova d’água e depende do uso de lasers. Além disso, as digitalizações 3D ainda precisam ser processadas manualmente, o que é um processo lento. Quigley espera criar um pipeline de análise automática, desde a digitalização até a medição, no futuro, potencialmente usando IA.
“Potencialmente, o scanner poderia ser totalmente à prova d’água. No entanto, não está claro até que ponto a tecnologia laser funcionaria completamente submersa debaixo d’água. Já levamos essa tecnologia em barcos antes e trouxemos corais selvagens e criados em laboratório para medição, então estamos chegando lá!”
“A combinação entre aquisição e processamento rápido de dados desta forma tem o potencial de melhorar significativamente a nossa compreensão da biologia dos corais para questões urgentes em torno da conservação neste importante sistema biológico.”
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Por Alison Bosman, Naturlink Funcionário escritor
