Morski żółwie należą do zwierząt morskich o najszerszym zasięgu i spędzają większość swojego życia na przybrzeżnych obszarach żerowania, gdzie ciągła obserwacja jest niezbędna dla ochrony. W Zatoce Wenezuelskiej na południowym Morzu Karaibskim powszechne są tradycyjne metody śledzenia z wykorzystaniem płetw, małych metalowych lub plastikowych identyfikatorów przymocowanych do płetwy żółwia. Jednak znaczniki te często zawodzą z powodu utraty, rdzy lub innych uszkodzeń. Naukowcy poszukiwali tańszej i nieszkodliwej alternatywy, co skłoniło ich do zbadania fotoidentyfikacji – metody opartej na wyraźnych i trwałych wzorach łusek twarzy, charakterystycznych dla każdego żółwia, przypominających odcisk palca ludzkiego.
María Gabriela Sandoval i dr Hector Barrios-Garrido z Grupo de Trabajo en Tortugas Marinas del Golfo de Venezuela oraz członkowie Laboratorium Ekologii Wydziału Nauk Eksperymentalnych Uniwersytetu w Zulia (Maracaibo-Wenezuela) stworzyli kolekcję fotografii przedstawiających pojedyncze żółwie schwytane w Zatoce Perskiej na przestrzeni prawie dwudziestu lat. Ich badania, opublikowane w recenzowanym czasopiśmie Journal of Sea Research, porównały dwa programy komputerowe dopasowujące zdjęcia – I3S Pattern, który analizuje wzory i kształty na obrazach oraz NaturePatternMatch, który wykorzystuje zaawansowane algorytmy do wykrywania podobieństw wizualnych – z tradycyjną identyfikacją „na oko” przeprowadzaną przez przeszkolonych specjalistów.
Na podstawie licznych spotkań zespół zebrał duży zestaw wyraźnych, wysokiej jakości zdjęć profilowych twarzy, z których większość przedstawiała żółwie zielone (Chelonia mydas), gatunek znany z gładkiego pancerza i roślinożernych nawyków żywieniowych. Chociaż ręczna identyfikacja przez ekspertów przebiegała bezbłędnie, zarządzanie dużymi zbiorami obrazów było czasochłonne i niepraktyczne. Program I3S Pattern osiągnął bardzo wysoki poziom dokładności w ciągu kilku sekund, działając znacznie lepiej niż NaturePatternMatch. „„Photo-ID pozwala nam rozpoznawać poszczególne żółwie bez konieczności obsługi i sprzętu. Jest szybka, niedroga i stanowi pomost dla lokalnego uczestnictwa — dokładnie tego, czego potrzebuje ochrona w środowiskach o ograniczonych zasobach i pomaga zmniejszyć problemy związane z tradycyjną metodą znaczników” – powiedział dr Barrios-Garrido.
Zapisy fotograficzne wzorów łusek twarzy. Zdjęcie I: A – postoczne; B – czasowy; C – podokresowy; i D – centralna część żółwi zielonych w Zatoce Wenezuelskiej. Zdjęcia II i III jako przykład niedopasowania.
Ważnym wnioskiem z badań jest wartość fotografowania zarówno lewej, jak i prawej strony twarzy żółwia, ponieważ układ łusek może znacznie różnić się po obu stronach. Zwiększa to prawdopodobieństwo prawidłowej identyfikacji, zwłaszcza gdy podczas prac terenowych widoczna jest tylko jedna strona. Sandoval i dr Barrios-Garrido odkryli również, że identyfikacja za pomocą zdjęcia może potwierdzić tożsamość żółwi, które utraciły znaczniki, podkreślając jej użyteczność obok znakowania. “Wśród ograniczeń liczy się kreatywność. Ta praca prowadzona pod kierunkiem studenta pokazuje, jak proste, skalowalne narzędzia mogą pomóc w utrzymaniu ochrony przyrody, gdy zasoby są ograniczone” – dodał dr Barrios-Garrido.
Odkrycia Sandovala i dr Barrios-Garrido pokazują, że chociaż dopasowywanie ręczne pozostaje nieco dokładniejsze, narzędzia wspomagane komputerowo, takie jak I3S Pattern, są znacznie szybsze w przypadku dużych baz danych obrazów i nadal zapewniają doskonałe wyniki po zweryfikowaniu przez ludzkich obserwatorów. „I3S Pattern oferuje przyjazną dla użytkownika platformę i wysoką wydajność w przypadku różnych ocen zastosowań w przypadku żółwi morskich” – wyjaśnił dr Barrios-Garrido.
Oprócz sukcesu technicznego badanie podkreśla możliwość zaangażowania lokalnych mieszkańców i wolontariuszy w monitorowanie żółwi (zobacz zdjęcia poniżej potwierdzające ten pomysł). Szkoląc je w zakresie robienia spójnych, wyraźnych zdjęć profilowych, działacze na rzecz ochrony przyrody mogą gromadzić więcej danych i przezwyciężać wyzwania, takie jak ograniczony personel i fundusze. Takie podejście jest szczególnie cenne w miejscach takich jak Zatoka Wenezuelska, gdzie programy ochrony często borykają się z niedoborami zasobów ze względu na obecne ograniczenia ekonomiczne w danym kraju. „To niedrogie, nieinwazyjne podejście przyspiesza dopasowywanie dużych bibliotek zdjęć i otwiera społecznościom i wolontariuszom drzwi do wnoszenia znaczących danych na rzecz ochrony przyrody”, mówi dr Barrios-Garrido.
Sandoval i dr Barrios-Garrido zalecają rozszerzenie bazy danych zdjęć, uporządkowanego zbioru obrazów żółwi i powiązanych informacji, aby uwzględnić o wiele więcej pojedynczych żółwi. Pozwoliłoby to na lepsze testowanie i udoskonalanie oprogramowania, szczególnie w przypadku gatunków, których wzory twarzy są mniej charakterystyczne. Połączenie automatycznego wyszukiwania obrazów z ręcznymi kontrolami mogłoby stworzyć solidny i opłacalny system pomagający chronić zagrożone zwierzęta morskie.
Odniesienie do czasopisma
Sandoval, MG, Barrios-Garrido, H. „Foto-id jako alternatywa do monitorowania żółwi morskich w Zatoce Wenezuelskiej.” Journal of Sea Research, 2025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seares.2025.102574
O Autorach
Marii Gabrieli Sandoval jest biologiem zajmującym się ochroną żółwi morskich i ekosystemów przybrzeżnych na południowych Karaibach. Aktywnie współpracowała z GTTM-GV (Grupo de Trabajo en Tortugas Marinas del Golfo de Venezuela), organizacją pozarządową zajmującą się badaniami i ochroną żółwi morskich w Zatoce Wenezuelskiej. Dzięki swojej pracy z GTTM-GV María Gabriela przyczyniła się do długoterminowych programów monitorowania, docierania do społeczności i strategii ochrony w jednej z najbardziej znaczących pod względem ekologicznym i kulturowym stref przybrzeżnych w regionie.
María Gabriela bardzo interesuje się badaniami stosowanymi, które łączą naukę terenową z praktycznymi narzędziami konserwacji. Jej praca ma na celu wspieranie zarządzania opartego na dowodach i zwiększanie lokalnego potencjału w zakresie ochrony różnorodności biologicznej morza. Bierze także aktywny udział w publikacjach naukowych i sieciach badawczych zajmujących się ochroną megafauny morskiej.
Hectora Barrios-Garrido jest wenezuelskim biologiem i socjologiem zajmującym się ochroną przyrody z ponad 27-letnim doświadczeniem poświęconym badaniom i ochronie żółwi morskich oraz ekosystemów przybrzeżnych w regionach Karaibów, Afryki Zachodniej i Morza Czerwonego. Obecnie pełni funkcję starszego specjalisty ds. megafauny morskiej na Uniwersytecie Nauki i Technologii Króla Abdullaha w KAUST Beacon Development (KBD), gdzie prowadzi badania nad żółwiami morskimi i programy monitorowania na zachodnim wybrzeżu Arabii Saudyjskiej.
Hector jest honorowym członkiem i założycielem GTTM-GV (Grupo de Trabajo en Tortugas Marinas del Golfo de Venezuela), organizacji pozarządowej aktywnie działającej na rzecz ochrony przyrody w Zatoce Wenezuelskiej. Jego praca akademicka integruje badania ekologiczne z perspektywą społeczno-środowiskową, zajmując się takimi kwestiami, jak wykorzystanie zasobów żółwi przez tubylców, konflikty na rzecz ochrony przyrody i podejścia do monitorowania oparte na społeczności.
Hector jest autorem lub współautorem ponad 80 publikacji naukowych, które łącznie otrzymały ponad 1200 cytowań, co odzwierciedla silny wpływ regionalny i międzynarodowy. Jest także aktywnym członkiem Grupy Specjalistów ds. Żółwi Morskich IUCN i często współpracuje przy transgranicznych inicjatywach na rzecz ochrony środowiska morskiego. Jego badania w dalszym ciągu łączą naukę, politykę i tradycyjną wiedzę ekologiczną, aby opracować bardziej włączające i skuteczne strategie ochrony.
