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Validating the use of baited remote underwater video (BRUV) and unmanned aerial vehicles (UAVs) in assessing the abundance of pelagic sharks in shallow tropical waters in Cocos (Keeling) Island
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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
This study investigates the reliability and accuracy of elasmobranch abundance data collected using baited remote underwater video (BRUV) surveys and unmanned aerial vehicle (UAV) surveys, and shark interaction with equipment in the Cocos (Keeling) Islands, a remote territory of Australia. The primary aim of the study was to provide insight into strengths and drawbacks of both BRUV and UAV techniques in the study of large pelagic elasmobranchs in shallow tropical ecosystems and to clarify elasmobranch interaction with underwater apparatus. Aerial and underwater surveys were conducted simultaneously, with the underwater component rotating between use of bait, BRUV and no stimuli between each survey, while a Phantom 4 DJI drone hovered directly above study site. The difference between BRUV and bait-only surveys was not significant overall. The drone, the BRUV and the bait recorded similar enough data that our analysis could not detect a noticeable difference and both were deemed capable tools in shallow water shark research.
Este estudo investiga a precisão e rigor da abundância da amostra de elasmobrânquios analisada através de pesquisa utilizando câmeras submarinas controladas remotamente (BRUV), bem como um dispositivo voador não tripulado (UAV), e captar a interação das espécies com o equipamento aquático. O objetivo do estudo foi produzir conjuntos de informação idêntica de forma a comparar e determinar a variação de cálculos entre ambas as metodologias usadas. O principal objectivo foi entender os pontos fortes e fracos de ambas as técnicas usadas, BRUV e UAV, no estudo de grandes elasmobrânquios pelágicos em ecossistemas tropicais de pouca profundidade, assim como, clarificar a interação entre os elasmobrânquios e o dispositivo submarino. O BRUV (que literalmente se traduz em ‘Sistema de câmaras de vídeo submarino iscadas’) é um método muito usado para estudar o ambiente subaquático, uma vez que gera grandes benefícios em relação às pesquisas operadas por mergulhadores. A razão por detrás disso é que a tecnologia pode capturar espécies tímidas ou enigmáticas que podem evitar o tipo de levantamento anterior e, portanto, não são vistas e estão sub-representadas nos estudos marinhos. Tem sido um método confiável durante um longo período de tempo. O drone, objecto voador não tripulado, é uma introdução mais recente, pioneira em silvicultura e agricultura, na qual câmeras aéreas não tripuladas podem voar sobre paisagens para obter o ponto de vista de um pássaro e recolher dados dessa maneira. Embora, em terra, os drones sejam considerados disruptivos, as espécies submersas comprovadamente não são afetadas pela introdução de um drone no seu ambiente, o que dá margem ao potencial de estudos imparciais. No entanto, antes que possam começar, é crucial fazer uma comparação entre este novo método e um método antigo e confiável para realmente confirmar que os drones têm potencial não apenas como um método imparcial, mas também preciso para captar a abundância subaquática e até mesmo traços comportamentais. Este estudo revelou várias informações importantes relativas às capacidades de ambas as tecnologias usadas aqui; ou seja, os métodos BRUV e UAV. Essencialmente, o projeto confirmou que ambos realizam um nível altamente satisfatório quando usados em várias configurações, produzindo simultaneamente resultados estatisticos semelhantes. Isso é positivo por várias razões, confirma que o uso de BRUV em estudos anteriores é justificado, mas também abre a porta para que a tecnologia de drones se torne um componente significativo de estudos futuros. Este estudo pode até revelar o benefício de usar ambos os métodos lado a lado de uma maneira altamente complementar pois ambos capturam os mesmos valores de abundância quando usados no mesmo contexto, capturando diferentes aspectos e características dos ambientes bióticos e abióticos que cercam as espécies de estudo. Por exemplo, os drones são usados para detectar tubarões de forma a proteger surfistas em áreas costeiras, portanto, este estudo é positivo para o público e para a comunidade científica. Usar drones em estudos, é uma nova maneira de perceber o ambiente marinho. Enquanto os mamíferos, que respiram à superfície, provaram repetidas vezes que são perfeitamente adequados aos estudos aéreos, este estudo aborda os parâmetros de pesquisa de animais com uma estrutura comportamental diferente: os elasmobrânquios pelágicos que habitam em águas de pouca profundidade. O objetivo era perceber como os elasmobrânquios poderiam ser beneficiados pela introdução da ciência aérea, se for o caso. O estudo foi realizado nas Ilhas Cocos (Keeling), que são um território remoto da Austrália, a Noroeste de Perth, onde os tubarões nunca foram caçados e, portanto, existem em grande abundância. A água fornece condições perfeitas para as comparações a serem estudadas, uma vez que é consistentemente superficial e clara com uma variedade de substratos para fornecer uma gama de habitats para comparações. No CKI, foram realizados estudos aéreos e subaquáticos, nos quais a isca foi colocada na água para observar a atracção de tubarões no campo de visão de cada câmera: a câmera aérea, voando a 20m com um campo de visão extremamente amplo; ou a câmera subaquática, com alta precisão e resolução, mas um campo de visão relativamente menor. Os métodos e materiais são descritos na tese em inglês. Para resumir, o drone deveria ser voado três vezes em cada trajecto, para ser referido como "antes, durante e depois". Antes do voo do segundo sector, um BRUV, ou uma bolsa de isca de rede, seria colocado na água directamente abaixo do local onde o drone pairaria. Desta forma, duas configurações idênticas estavam a ser gravadas simultaneamente para apresentar conjuntos de dados directamente comparáveis. A razão para implantar BRUV e isca em ocasiões separadas foi para investigar a resposta dos sujeitos do estudo (os elasmobrânquios) à introdução de engodo, de sardinha (Sardinops sagax), presa conhecida que eles provavelmente reconhecerão e responderão rapidamente, comparada à BRUV, um grande dispositivo de aço com duas câmeras incluídas. O objetivo aqui foi entender se os elasmobrânquios exibem comportamento de evitação em direção ao equipamento subaquático que poderia causar desvios nos estudos de BRUV. Naturalmente, ambas as técnicas de estudo envolveram uma série de pontos fortes e fracos que vão desde o custo-benefício, duração da bateria até a capacidade real de capturar espécies-alvo em cima de indivíduos não-alvo. O objetivo da análise era entender o significado desses resultados para, então, perceber se um dos métodos era superior ou, na verdade, complementar e começar a entender as limitações do levantamento aéreo. Nós consideramos os resultados muito semelhantes, com várias observações separadas e diferenças no somatório de abundância ao longo do tempo, o que sugere que os dois podem ser emparelhados para melhorar o poder estatístico de estudos futuros. Embora as descobertas do estudo preparem o caminho para o desenvolvimento de outras questões e o exame de cada método, os parâmetros do estudo foram bastante amplos. Embora esse tenha sido o objetivo da tese, agora ele deve ser desenvolvido usando comparações mais específicas e, o mais importante, um conjunto maior de dados para melhorar o poder estatístico e reduzir o efeito de anomalias nos resultados gerais. Como esperávamos, aprendemos que ambos os métodos apresentam uma maneira cientificamente sólida de medir a abundância de nossos elasmobrânquios alvo, ao mesmo tempo em que obtemos insights sobre as melhores metodologias para realizar futuros estudos aéreos de forma a obter os resultados mais consistentes.
Este estudo investiga a precisão e rigor da abundância da amostra de elasmobrânquios analisada através de pesquisa utilizando câmeras submarinas controladas remotamente (BRUV), bem como um dispositivo voador não tripulado (UAV), e captar a interação das espécies com o equipamento aquático. O objetivo do estudo foi produzir conjuntos de informação idêntica de forma a comparar e determinar a variação de cálculos entre ambas as metodologias usadas. O principal objectivo foi entender os pontos fortes e fracos de ambas as técnicas usadas, BRUV e UAV, no estudo de grandes elasmobrânquios pelágicos em ecossistemas tropicais de pouca profundidade, assim como, clarificar a interação entre os elasmobrânquios e o dispositivo submarino. O BRUV (que literalmente se traduz em ‘Sistema de câmaras de vídeo submarino iscadas’) é um método muito usado para estudar o ambiente subaquático, uma vez que gera grandes benefícios em relação às pesquisas operadas por mergulhadores. A razão por detrás disso é que a tecnologia pode capturar espécies tímidas ou enigmáticas que podem evitar o tipo de levantamento anterior e, portanto, não são vistas e estão sub-representadas nos estudos marinhos. Tem sido um método confiável durante um longo período de tempo. O drone, objecto voador não tripulado, é uma introdução mais recente, pioneira em silvicultura e agricultura, na qual câmeras aéreas não tripuladas podem voar sobre paisagens para obter o ponto de vista de um pássaro e recolher dados dessa maneira. Embora, em terra, os drones sejam considerados disruptivos, as espécies submersas comprovadamente não são afetadas pela introdução de um drone no seu ambiente, o que dá margem ao potencial de estudos imparciais. No entanto, antes que possam começar, é crucial fazer uma comparação entre este novo método e um método antigo e confiável para realmente confirmar que os drones têm potencial não apenas como um método imparcial, mas também preciso para captar a abundância subaquática e até mesmo traços comportamentais. Este estudo revelou várias informações importantes relativas às capacidades de ambas as tecnologias usadas aqui; ou seja, os métodos BRUV e UAV. Essencialmente, o projeto confirmou que ambos realizam um nível altamente satisfatório quando usados em várias configurações, produzindo simultaneamente resultados estatisticos semelhantes. Isso é positivo por várias razões, confirma que o uso de BRUV em estudos anteriores é justificado, mas também abre a porta para que a tecnologia de drones se torne um componente significativo de estudos futuros. Este estudo pode até revelar o benefício de usar ambos os métodos lado a lado de uma maneira altamente complementar pois ambos capturam os mesmos valores de abundância quando usados no mesmo contexto, capturando diferentes aspectos e características dos ambientes bióticos e abióticos que cercam as espécies de estudo. Por exemplo, os drones são usados para detectar tubarões de forma a proteger surfistas em áreas costeiras, portanto, este estudo é positivo para o público e para a comunidade científica. Usar drones em estudos, é uma nova maneira de perceber o ambiente marinho. Enquanto os mamíferos, que respiram à superfície, provaram repetidas vezes que são perfeitamente adequados aos estudos aéreos, este estudo aborda os parâmetros de pesquisa de animais com uma estrutura comportamental diferente: os elasmobrânquios pelágicos que habitam em águas de pouca profundidade. O objetivo era perceber como os elasmobrânquios poderiam ser beneficiados pela introdução da ciência aérea, se for o caso. O estudo foi realizado nas Ilhas Cocos (Keeling), que são um território remoto da Austrália, a Noroeste de Perth, onde os tubarões nunca foram caçados e, portanto, existem em grande abundância. A água fornece condições perfeitas para as comparações a serem estudadas, uma vez que é consistentemente superficial e clara com uma variedade de substratos para fornecer uma gama de habitats para comparações. No CKI, foram realizados estudos aéreos e subaquáticos, nos quais a isca foi colocada na água para observar a atracção de tubarões no campo de visão de cada câmera: a câmera aérea, voando a 20m com um campo de visão extremamente amplo; ou a câmera subaquática, com alta precisão e resolução, mas um campo de visão relativamente menor. Os métodos e materiais são descritos na tese em inglês. Para resumir, o drone deveria ser voado três vezes em cada trajecto, para ser referido como "antes, durante e depois". Antes do voo do segundo sector, um BRUV, ou uma bolsa de isca de rede, seria colocado na água directamente abaixo do local onde o drone pairaria. Desta forma, duas configurações idênticas estavam a ser gravadas simultaneamente para apresentar conjuntos de dados directamente comparáveis. A razão para implantar BRUV e isca em ocasiões separadas foi para investigar a resposta dos sujeitos do estudo (os elasmobrânquios) à introdução de engodo, de sardinha (Sardinops sagax), presa conhecida que eles provavelmente reconhecerão e responderão rapidamente, comparada à BRUV, um grande dispositivo de aço com duas câmeras incluídas. O objetivo aqui foi entender se os elasmobrânquios exibem comportamento de evitação em direção ao equipamento subaquático que poderia causar desvios nos estudos de BRUV. Naturalmente, ambas as técnicas de estudo envolveram uma série de pontos fortes e fracos que vão desde o custo-benefício, duração da bateria até a capacidade real de capturar espécies-alvo em cima de indivíduos não-alvo. O objetivo da análise era entender o significado desses resultados para, então, perceber se um dos métodos era superior ou, na verdade, complementar e começar a entender as limitações do levantamento aéreo. Nós consideramos os resultados muito semelhantes, com várias observações separadas e diferenças no somatório de abundância ao longo do tempo, o que sugere que os dois podem ser emparelhados para melhorar o poder estatístico de estudos futuros. Embora as descobertas do estudo preparem o caminho para o desenvolvimento de outras questões e o exame de cada método, os parâmetros do estudo foram bastante amplos. Embora esse tenha sido o objetivo da tese, agora ele deve ser desenvolvido usando comparações mais específicas e, o mais importante, um conjunto maior de dados para melhorar o poder estatístico e reduzir o efeito de anomalias nos resultados gerais. Como esperávamos, aprendemos que ambos os métodos apresentam uma maneira cientificamente sólida de medir a abundância de nossos elasmobrânquios alvo, ao mesmo tempo em que obtemos insights sobre as melhores metodologias para realizar futuros estudos aéreos de forma a obter os resultados mais consistentes.
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Abundância Comparação Diversidade