Os pesquisadores usam a IA para prever o impacto dos castores nos habitats locais – e mostram como os humanos podem ajudar

Ao vincular o tamanho da lagoa ao comprimento da barragem, vegetação e potência do riacho, os pesquisadores dão aos gerentes de terras ferramentas mais precisas para antecipar o armazenamento de água, a biodiversidade e a resiliência climática.

Em toda a Rockies e grandes planícies, as barragens de castores interrompem fluxos estreitos, diminuindo as correntes em correntes de lagoas que remodelam os canais e espalham zonas úmidas pelos vales. As barreiras de lama e bastão criam habitat para salgueiros e algodões, sustentam corredores de vegetação verde muito depois de colinas vizinhas douradas e suavizar a força das inundações.

No oeste, à medida que as secas persistem e os incêndios florestais se tornam mais frequentes, essas lagoas servem como reservatórios e refúgios naturais quando os riachos são baixos. Seus benefícios alimentaram os esforços para reintroduzir castores aos sistemas fluviais e imitar seu trabalho com estruturas construídas em seres humanos conhecidos como Análogos de Dam Beaver (BDAs).

Embora o sucesso desses projetos dependa de quanta água as estruturas manterão e quão grandes as lagoas crescerão, os gerentes de terras careciam de um método confiável para prever quais sites suportariam amplas áreas úmidas e quais produziriam apenas pequenos pools.

Um novo estudo em Comunicações Terra e Meio Ambiente começa a responder a essa pergunta. Utilizando imagens aéreas de alta resolução e aprendizado de máquina, os pesquisadores mapearam mais de 1.200 lagoas de castores individuais em Colorado, Wyoming, Montana e Oregon para determinar quais fatores explicaram melhor seu tamanho. O preditor mais claro era o comprimento da barragem, seguido pela altura da vegetação amadeirada nas proximidades e pela força da água que se move a jusante. Juntos, as três variáveis ​​explicaram quase três quartos da variação no tamanho da lagoa.

Os resultados confirmaram o que os ecologistas suspeitaram, mas nunca quantificaram em escala: as barragens mais longas impedem mais água. Ao estabelecer essa relação entre o comprimento da barragem e o armazenamento de água, o estudo equipa os trabalhadores da restauração com ferramentas para prever o tamanho da lagoa com antecedência.

“Com base nas barragens que as pessoas constroem, poderíamos estimar sua área de lago atrás da barragem”, disse Luwen Wan, principal autora do estudo e pesquisador de pós -doutorado da Universidade de Stanford. “Então, poderíamos saber ainda mais quanta água poderia ser armazenada nessas lagoas e no impacto hidrológico e ecológico”.

Embora o estudo tenha usado imagens de verão, que podem ter esquecido algumas lagoas escondidas sob a vegetação ou alteradas pelo fluxo sazonal, e os conjuntos de dados climáticos eram relativamente grosseiros, as relações estatísticas permaneceram robustas nas ecorregiões, ressaltando o papel central da geometria da barragem e as condições locais do fluxo.

“Qualquer avanço que possamos fazer para entender os motoristas por trás de onde e quando e o tamanho e a quantidade de castores que vão construir é realmente valiosa, e é particularmente valioso quando estamos analisando a restauração e a reintrodução dos castores”, disse Jessie Moravek, um pesquisador de pós -doutorado na Universidade de Minnesota em St. Anthony Falls Laboratório, que não foi envolvido na Universidade de Minnesota. “Ele nos diz quais ferramentas precisamos procurar em escala local para entender como os castores causarão um impacto local”.

Para os animais, a construção da barragem é uma questão de sobrevivência. As lagoas maiores protegem os castores dos predadores e permitem que eles se movam com mais segurança entre fontes de alimentos, enquanto a água mais profunda isola suas lojas do gelo do inverno.

Mas as conseqüências ecológicas se estendem além das colônias únicas, com o tamanho da lagoa afetando a quantidade de água armazenada na paisagem, até que ponto as águas da enchente se espalham e quanto habitat é criado para plantas e outros animais.

“Uma barragem de castores é construída para armazenar água e dar ao castor um quintal maior”, disse Cherie Westbrook, professora de eco -hidrologia da Universidade de Saskatchewan e diretora associada do Centro de Hidrologia da Escola, que não esteve envolvido no estudo. “Se você estiver armazenando mais água na paisagem, está protegendo automaticamente contra a seca e também a disseminação de incêndios”.

Até agora, a maioria das ferramentas disponíveis para os gerentes de terra se concentrava em estimar quantas barragens um fluxo pode suportar, em vez da quantidade de água que essas barragens seriam. Mas a instalação do BDA está crescendo rapidamente em popularidade entre as regiões, às vezes mais rápido do que a ciência continuou.

“Há muitos BDAs sendo colocados, e isso é porque a orientação dos cientistas está faltando em quantos realmente precisamos, onde são mais eficazes e por que são mais eficazes”, disse Westbrook. “Este estudo em particular realmente chega em onde e por que BDAs e barragens podem ser bastante eficazes na produção de tipos de resultados hidrológicos desejáveis”.

O estudo também pesa o papel do clima contra a geomorfologia e hidrologia local. A precipitação e a temperatura foram preditores mais fracos que a forma do vale, a potência do fluxo e a vegetação – um resultado WAN atribuído em parte à incompatibilidade entre dados climáticos grossos e a escala fina de lagoas.

“A resolução dos dados era grosseira e pode ser problemática, mas há muito penso e há muito tempo observei que o clima é muito menos importante que o cenário geomórfico”, disse Westbrook, que estudou castores em vários continentes. “Você só tem tanto espaço físico que certamente pode ser inundado por barragens de castores. Os castores só podem construir uma barragem tão grande.”

Essa adaptabilidade climática é evidente na faixa dos Beavers, que se estende das florestas boreais do Canadá até os desertos do sudoeste.

“Os castores são realmente adaptáveis”, disse Moravek. “Avançando em um clima em mudança, espero que os castores possam se adaptar a isso e rolar um pouco com os socos e continuar a criar esses benefícios de engenharia de ecossistemas”.

Moravek disse que os castores não estão imunes às pressões climáticas, mas podem persistir através de secas, inundações e incêndios, criando frequentemente refúgios que abrigam suas colônias e outras espécies. “É isso que os torna uma poderosa espécie de pedra -chave.”

Mas as mesmas lagoas que fornecem esses benefícios também podem despertar conflitos, inundando terras agrícolas, lavando bueiros ou derrubando árvores valorizadas pelos proprietários de terras.

“Acho que é muito importante considerar riscos”, disse Westbrook. “Existem riscos muito reais de implementar castores como uma solução baseada na natureza, e eles podem ser comentados muito menos do que todos os benefícios, mas certamente são igualmente importantes”.

Os impactos das lagoas de castores também variam amplamente por região e podem, em alguns casos, controlar os objetivos climáticos. No Ártico do Alasca, pesquisadores e comunidades indígenas descobriram que as lagoas em expansão podem acelerar o degelo de perma, liberando gases de efeito estufa e ameaçando populações de peixes centrais às tradições de subsistência, ressaltando como os castores podem piorar os riscos climáticos.

Modelos preditivos podem ajudar os gerentes a antecipar quanta área uma barragem pode inundar, reduzindo assim o risco de danos à propriedade e aos meios de subsistência. Moravek disse que previsões mais precisas do tamanho da lagoa e potencial de inundação “ajudam você a ter sucesso com sua ação de restauração”.

Entre os resultados mais surpreendentes do estudo estava a relação geométrica entre o comprimento da barragem e o tamanho da lagoa: um padrão de escala consistente que se mantinha em diversas regiões. Wan disse que não esperava que o relacionamento fosse tão claro e que a regularidade pudesse fornecer uma maneira direta e apoiada por dados de aproximar a área da lagoa ao projetar projetos.

As agências estaduais estão começando a integrar o gerenciamento de castores em estratégias mais amplas de água e habitat. Na Califórnia, as autoridades da vida selvagem liberaram animais em terras tribais. No Colorado, o planejamento de restauração considera cada vez mais onde os castores podem prosperar. Ao quantificar como as condições do fluxo local influenciam o tamanho da lagoa, o estudo fornece uma estrutura em potencial para tornar essas decisões mais estratégicas.

Os pesquisadores dizem que as próximas fronteiras serão temporais e subterrâneas: quanto tempo as lagoas persistem antes de falharem, quanta água subterrânea elas armazenam e como as redes de lagoas evoluem com o tempo. Wan espera estender o esforço de mapeamento com inteligência artificial. Westbrook destacou os ciclos de vida da barragem – construção, colapso, abandono e renovação – como uma área emocionante de pesquisa. Moravek apontou para o armazenamento de água subterrâneo como um desafio não resolvido.

Nesses esforços, há um reconhecimento compartilhado da adaptabilidade única dos castores e a resiliência que eles conferem às paisagens que habitam.

“Os castores são um colaborador realmente importante na adaptação a um novo futuro climático na América do Norte e na Europa”, disse Moravek. “Quanto mais podemos aprender a trabalhar com eles de maneira eficaz, melhor seremos.”