Как возникла проблема экологии Мирового океана
Развитие промышленности и транспорта приводит к росту выбросов углекислого газа. Морские экосистемы поглощают его, однако этот процесс негативно отражается на их состоянии. Избыток углерода нарушает баланс химических соединений, что приводит к повышению кислотности вод. От этого истончаются кораллы, гибнут устрицы и морские ежи.
В сельском хозяйстве часто используют удобрения на основе азота и фосфора, которые затем реки приносят в моря. Одноклеточные водоросли питаются этими соединениями и начинают размножаться слишком активно. Вода становится мутной, меняется ее качество, что вынуждает морских обитателей мигрировать в другие районы.
Другая проблема Мирового океана — пластиковые отходы. Ежегодно от 1 до 2,5 млн тонн попадает в реки, моря и океаны. Даже на дне Марианской впадины исследователи обнаружили обертки от конфет. При изучении состава льдин полярных морей были найдены следы полимеров.
От состояния воды зависит не только благополучие экосистем, но и качество жизни людей. Загрязнение Мирового океана и повышение кислотности воды губят животных и растения, а чрезмерный вылов рыбы не позволяет своевременно восстанавливать рыбные ресурсы.
Согласно исследованиям, к 2100 году более половины морских обитателей окажутся под угрозой вымирания. Кроме того, ежегодно уровень Мирового океана повышается на 1–3 см из-за глобального потепления.
С каждым годом люди все больше задумываются о том, какой вред они наносят океану. Чтобы снизить негативные последствия, ученые разрабатывают современные решения. Они направлены на снижение негативных последствий глобализации. Рассмотрим самые интересные находки.
Какие диджитал-технологии помогают Мировому океану
3D-рифы. В 2018 году в Гонконге супертайфун уничтожил 80 % кораллов. Чтобы восстановить экосистему морской бухты, группа ученых создала специальные «рифовые плитки». Естествоиспытатели использовали 3D-принтер и распечатали шестиугольники из терракоты, а затем разместили их на морском дне. Выживаемость кораллов составила 98 %.
Автономные подводные лодки. Оборудованы солнечными панелями, которые позволяют им оставаться под водой около месяца. Управляет такой лодкой капитан, который находится на суше и руководит процессом с помощью компьютера. Вся информация с судна поступает на облако.
Благодаря гидролокаторам лодка обнаруживает китов и предупреждает корабли рядом о необходимости замедлиться. Также она помогает создать карту дна океана и находит вертикальные водные течения. Это нужно, чтобы в случае разлива нефти определить, куда распространятся ее потоки.
Искусственный интеллект. Российские ученые используют систему компьютерного зрения и нейросеть, чтобы изучать подводный мир. Искусственный интеллект определяет рыб, растения и даже полупрозрачных медуз. Так можно получить много новых данных о процессах в Мировом океане.
Нейросеть автоматически анализирует информацию с видеокамер, отделяет живые объекты от искусственных с точностью в 90 %. Испытания проводятся на базе университета в Кагальнике на берегу Азовского моря.
В Великобритании используют нейросеть для мониторинга таяния антарктических айсбергов. Ученые отслеживают изменения площади и толщины ледников вручную по спутниковым снимкам, при этом сложно определить их размеры. Нейросеть с точностью в 99 % проводит автоматическую оценку. Весь процесс занимает менее 0,01 секунды.
Морские роботы. Их главная задача — обезопасить подводные исследования и минимизировать вмешательства человека в жизнь морских обитателей. Они представляют собой миниатюрные дроны, которыми можно управлять по кабелю, ведь радиосвязь под водой невозможна. Внешне их стараются сделать максимально приближенными к естественной среде, например, робот в виде рыбы или краба. Дрон оснащают камерой, сенсорами и датчиками. Он берет образцы донного грунта, делает фотографии флоры и фауны.
Студенты из Севастополя создали водного робота-уборщика. Он весит около 60 кг, длиной полтора метра. Управляется с берега с помощью трех пультов. Дрон может отходить от берега на 500 метров и вращаться на 360 градусов. За один выход он способен собрать полкуба мусора: пластик, древесину, бумагу. Также робот обучен очищать акваторию от нефти, для этого он распыляет на очаг специальное средство.
Подводный Интернет вещей. На буи устанавливают специальные датчики и сенсоры, чтобы с их помощью собирать информацию и отправлять ее напрямую в научно-исследовательские институты. Так, дрейфующие среди ледников или в океанах буи позволяют фиксировать изменения температуры воды, контролировать течения и перемещения морских обитателей, отслеживать таяние льда.
Спутниковое слежение. У Национального управления океанических и атмосферных исследований США есть несколько экологических спутников. Они дают возможность увидеть разливы нефти, обнаружить излишнее цветение воды, выявить незаконный вылов рыбы, оценить количество морского мусора.
Бесплатная платформа Freshwater Ecosystems Explorer также собирает данные со спутников и дополнительно получает информацию по мониторингу напрямую от представителей стран. Обзор состояния озер и рек на Земле визуализируется с помощью геопространственных карт и обновляется ежегодно.
VR-симуляции. Чтобы привлечь внимание к проблемам таяния ледников, ученые из Университета Мэриленда смоделировали процесс с помощью VR. Дополнительно они использовали кадры с беспилотников, локальные карты рельефа и 3D-моделирование.
Симуляция показала, что при повышении глобальной температуры на 2 градуса Северный Ледовитый океан раз в 10 лет будет таять полностью и находиться в таком состоянии несколько месяцев. Это повышает уровень Мирового океана на 35 см.