Por décadas, o Serviço Nacional de Parques travou uma batalha contra a truta do lago, um peixe invasor com um apetite voraz que dominou o Lago Yellowstone e derrubou seu ecossistema antes próspero. De acordo com uma nova pesquisa, um instrumento montado em uma aeronave pode oferecer uma maneira mais rápida de localizar e capturar os peixes não nativos durante as breves semanas de cada ano, quando eles entram em águas rasas para desovar.

O instrumento, que usa a tecnologia de imagem baseada em luz Light Detection and Ranging (LiDAR), poderia permitir que aqueles que gerenciam o lago caçassem peixes invasores em uma área mais ampla a um custo menor, fazendo uso mais eficiente dos cerca de US $ 2 milhões gastos no controle da truta do lago a cada ano.

No jornal The Optical Society (OSA) Óptica Aplicada , pesquisadores relatam uma série de voos de teste que tiveram sucesso na localização de grupos de trutas do lago e na identificação de áreas de desova até então desconhecidas. Eles demonstram a habilidade da técnica de encontrar grupos de duas ou mais trutas nadando até 15 metros abaixo da superfície.

"O principal problema que abordamos com esta pesquisa é a necessidade de um método para encontrar onde a truta invasora do lago desova para que os biólogos pesqueiros possam implantar vários métodos de redução de sua população, "disse Joseph A. Shaw, Montana State University. “Existem vários outros métodos sendo explorados para rastrear esses peixes, incluindo detecção acústica, mas um avião pode cobrir o grande lago em um tempo muito mais curto do que é possível para os barcos. "

Uma nova maneira de olhar para os lagos

LiDAR tem sido usado para rastrear peixes em ecossistemas marinhos, mas esta é a primeira vez que foi usado para estudar peixes em lagos, onde a água é mais turva.

Além disso, enquanto outras aplicações LiDAR exigem caras, equipamento sofisticado, Os engenheiros da Montana State University desenvolveram o novo instrumento por menos de US $ 100, 000 e otimizado para operação em um avião monomotor que pode voar por US $ 500 por dia, tornando-se uma solução prática para ecologistas e gestores locais de pesca e recursos hídricos.

"O custo relativamente baixo e o tamanho pequeno de nosso sistema LiDAR o tornará útil para outros tipos de estudos ecológicos, como o mapeamento de camadas de plâncton e plumas de aberturas subaquáticas, "disse Shaw." Os lagos remotos que seriam difíceis de acessar do solo podem ser facilmente mapeados e estudados no espaço de um único dia. "

Gerenciando um ecossistema ameaçado

Uma peça central do Parque Nacional de Yellowstone, O lago Yellowstone há muito é amado pelos pescadores e reverenciado pelas populações de ursos pardos, Águia careca, lontras e outros animais selvagens que ele suporta. A introdução da truta do lago não nativa na década de 1990 perturbou dramaticamente o intrincado equilíbrio ecológico da área.

A truta do lago se alimenta da truta assassina nativa do lago, que têm sido historicamente uma fonte de alimento importante para muitos predadores importantes. À medida que as populações de trutas do lago aumentavam, a população de trutas assassinas entrou em colapso, caindo 90 por cento entre 2000 e 2005. Isso reduziu substancialmente o fornecimento de alimentos para os ursos, pássaros e outros animais. Esses animais não podem atacar a truta invasora do lago porque a truta do lago passa a maior parte do ano em águas profundas, ao contrário da truta assassina.

Para abater as populações de trutas do lago e dar à truta assassina uma chance de se recuperar, gerentes de lago usam redes de emalhar, entre outros métodos, para capturar a truta do lago durante a época de desova. Embora seja altamente eficaz, este método requer saber quando - e mais importante, onde - os peixes estão desovando.

Para localizar o peixe, biólogos atualmente implantam peixes individuais com transmissores acústicos e, em seguida, os rastreiam com receptores no lago e no barco, um processo demorado e trabalhoso que fornece cobertura incompleta do paradeiro dos peixes invasores.

Levantando para o ar para cobrir mais terreno

A equipe de pesquisa procurou desenvolver uma maneira mais eficaz de localizar rapidamente grandes grupos de trutas do lago sem marcação. A solução deles, um instrumento LiDAR aparafusado a uma pequena aeronave, lhes permite detectar peixes em uma faixa de água de 5 metros e cobrir 80 quilômetros por hora.

O dispositivo funciona transmitindo um curto pulso de luz laser do avião através do ar e na água. O receptor LiDAR mede a luz retroespalhada, permitindo que os pesquisadores identifiquem os peixes da água circundante. Para otimizar a configuração para uso no lago, eles usaram um laser de feixe verde, que penetra na água melhor do que outros tipos de lasers usados ​​para aplicações de LiDAR no solo. O feixe foi inclinado para trás para que o reflexo da luz na água seja desviado e não sature o receptor.

Colocando o sistema à prova

A equipe testou pela primeira vez o uso da tecnologia LiDAR no Lago Yellowstone usando o peixe NOAA LiDAR em 2004. Os dados coletados durante esses voos de teste ajudaram o pessoal do Serviço Nacional de Parques a encontrar áreas de desova anteriormente desconhecidas que foram validadas com operações de rede de emalhar no solo.

A equipe então projetou e construiu seu próprio sistema para fornecer potência óptica suficiente com o menor custo possível. Testes da nova configuração, em 2015 e 2016, identificou com sucesso vários agrupamentos de trutas.

Shaw disse que o sistema poderia ser melhorado ainda mais com uma técnica chamada varredura de vassoura, em que o feixe de laser é varrido em uma linha para cobrir uma faixa mais ampla. Isso permitiria a varredura de toda a área do lago mais rapidamente do que o único laser de ângulo fixo usado na configuração atual.

Os pesquisadores também pretendem desenvolver ferramentas adicionais para ajudar os usuários a traduzir rapidamente os dados gerados pelo LiDAR em informações acionáveis, e adaptar o sistema a outros tipos de ecossistemas de água doce.

"Estamos interessados ​​em desenvolver algoritmos de detecção de peixes automatizados e em usar esse método como uma ferramenta de rotina para ajudar os biólogos da pesca em sua batalha contra a truta invasora do lago, "disse Shaw." Também estamos explorando opções para usar este LiDAR, junto com sistemas de imagem multiespectral e hiperespectral, para monitorar a saúde do rio. "