Conservação da Biodiversidade no oceano Atlântico através da Inteligência Artificial

José Ricardo Paula vence 4.ª edição do FLAD Science Award Atlantic

Projeto inovador do MARE Ciências ULisboa realizado em parceria com o Hawaii Institute of Marine Biology

José Ricardo Paula

José Ricardo Paula, antigo aluno da Ciências ULisboa, é especialista em Evolução e Ecologia Comportamental

Imagem cedida por JRP

José Ricardo Paula, investigador auxiliar júnior no Departamento de Biologia Animal da Ciências ULisboa e no Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE), é o vencedor da 4.ª edição do FLAD Science Award Atlantic, atribuído pela Fundação Luso-Americana para o Desenvolvimento (FLAD).

De acordo com o comunicado de imprensa emitido pela FLAD, “José Ricardo Paula irá receber 300 mil euros de financiamento, em três anos, para desenvolver uma ideia inovadora, nomeadamente, o projeto ‘ATLANTICDIVERSA – Use emergent technologies to understand the role of cleaning mutualisms in Atlantic biodiversity conservation’, que pretende contribuir para compreender o papel dos mutualismos de limpeza na conservação da Biodiversidade do Atlântico, com recurso a tecnologias emergentes, como a Inteligência Artificial”.

José Ricardo Paula, antigo aluno da Ciências ULisboa, é especialista em Evolução e Ecologia Comportamental e trabalha a fisiologia e a neurogenómica do comportamento animal, o uso de grandes modelos ecológicos, bem como o desenvolvimento de ferramentas de Inteligência Artificial para o estudo de Ecologia Comportamental. José Ricardo Paula também é presidente da Sociedade Portuguesa de Etologia, fundada em 1987, com o intuito de divulgar e promover a ciência que estuda o comportamento animal em Portugal.

O que são mutualismo de limpeza? José Ricardo Paulo explica que os mutualismos de limpeza são interações entre diferentes espécies no oceano, que tendem a fixar-se em pequenos territórios subaquáticos chamados “estações de limpeza”. Uma espécie - o peixe limpador - remove parasitas, isto é, tecido morto ou restos de comida da pele, escamas ou dentes de outro animal - o “peixe cliente”.

E como os mutualismos de limpeza influenciam a resiliência, a biodiversidade e a saúde do ecossistema no oceano? Esta é a questão central deste projeto, que será desenvolvido por José Ricardo Paula e pelo seu grupo de investigação em Ecologia e Evolução Comportamental, sediado no Laboratório Marítimo da Guia, em Cascais, em parceria com Elizabeth Madin, investigadora do Hawaii Institute of Marine Biology da Universidade do Havai (EUA).

“Este projeto pode redefinir teorias ecológicas identificando potencialmente os peixes limpadores como espécies chave para a conservação. O uso de câmaras integradas com Inteligência Artificial para monitorização da Biodiversidade estabelecerá um novo padrão na investigação marinha. Estas ferramentas melhorarão a qualidade e quantidade de dados revolucionando as metodologias de investigação de campo e ajudando na conservação através da deteção precoce de perturbações ecológicas”, diz José Ricardo Paula.

De acordo com experiências localizadas na grande barreira de coral australiana, a remoção de mutualismos leva a uma quebra do ecossistema, a níveis similares de sobrepesca. Não existe informação para o oceano global, para o Atlântico e para Portugal.

O ATLANTICDIVERSA visa desvendar os papéis ecológicos dos mutualismos de limpeza nos ecossistemas atlânticos, compreender a sua resiliência às alterações climáticas e utilizar este conhecimento em estratégias de conservação, promovendo simultaneamente o envolvimento público e a educação através da tecnologia em tempo real.

O projeto pretende ainda avançar o conhecimento sobre como as espécies marinhas, particularmente os peixes limpadores, respondem ao aquecimento, acidificação e desoxigenação dos oceanos. Esses insights são considerados vitais para a modelação preditiva, estratégias de conservação, possibilitando ainda reinventar a comunicação dos resultados científicos.

Investigadora
O ATLANTICDIVERSA é realizado em parceria com Elizabeth Madin
Imagem cedida por JRP

“O vencedor da 4ª edição do prémio FLAD Science Award Atlantic, José Ricardo Paula, é um jovem biólogo cujas marcas de internacionalização e de cooperação são já reveladoras de um futuro percurso científico de excelência no estudo das ameaças ambientais na Biodiversidade dos oceanos. Em cooperação com o Hawaii Institute of Marine Biology, propõe-se utilizar as tecnologias digitais e a Inteligência Artificial para, em conjunto com a Biologia Marinha, perceber como é que as interações específicas de limpeza mútua entre os peixes influenciam a resiliência, a Biodiversidade e a saúde dos ecossistemas no oceano Atlântico”, diz Elsa Henriques, membro do Conselho Executivo da FLAD e um dos membros do júri do prémio.

Grupo de investigação de José Ricardo Paula
Grupo de investigação em Ecologia e Evolução Comportamental, coordenado por José Ricardo Paula
Imagem cedida por JRP

Segundo a FLAD, o projeto de José Ricardo Paula assume um forte compromisso com a transferência de conhecimento e o envolvimento público: “As transmissões de vídeo subaquático ao vivo das câmaras operadas por inteligência não servirão apenas às necessidades de investigação, mas também serão apresentadas em exposições públicas. Este foco visa aproximar a realidade do oceano do público, promovendo a educação e a conscientização sobre a saúde dos ecossistemas marinhos e os desafios que enfrentam”.

Com a criação deste prémio, a FLAD pretende promover a nova geração de cientistas portugueses, e apoiar projetos com um grande foco na obtenção de resultados práticos, como a criação de engenharia e tecnologias, que facilitem a nossa compreensão e exploração dos ecossistemas atlânticos.

O estudo do Atlântico é fundamental para compreender áreas muito diversas e multidisciplinares com impacto na sustentabilidade do planeta e na qualidade de vida, desde a interação entre os oceanos, a atmosfera e o espaço, às alterações climáticas, fenómenos naturais e sustentabilidade.

Cerca de três dezenas de candidatos concorreram a esta edição do FLAD Science Award Atlantic, o maior número de candidaturas na história deste concurso, e que representa também a maior qualidade em termos de candidatos, segundo o júri constituído pelos seguintes membros do comité científico: Miguel Miranda, professor catedrático jubilado na Ciências ULisboa; Pedro Camanho, professor catedrático na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto e presidente do LAETA; Rui Ferreira dos Santos, professor no CENSE – Centro de Investigação em Ambiente e Sustentabilidade na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa e Elsa Henriques, professora associada no Instituto Superior Técnico da ULisboa.

espécie Labroides phthirophagus
Peixe limpador havaiano, espécie Labroides phthirophagus
Fonte JRP

Eixos principais do ATLANTICDIVERSA

  • Utilização de bases de dados globais de ciência cidadã para abordar o papel global dos mutualismos de limpeza na Biodiversidade

Os investigadores vão utilizar os dados recolhidos por mergulhadores recreativos treinados. Esta base de dados – ReefLifeSurvey - contêm mais de 17000 transectos recolhidos em 55 países diferentes, permitindo alcançar uma ideia global do papel destes mutualismos de limpeza no oceano global, nomeadamente a análise de correlações entre a presença destes mutualismos e a abundância e diversidade de outras espécies.

  • Manipulação ecológica das populações de peixes limpadores para confirmar os padrões locais

Os investigadores pretendem confirmar se os padrões observados globalmente são confirmados experimentalmente em cinco locais do Atlântico: Algarve, Açores, Cabo Verde, Florida e Curação. A confirmação é feita através de manipulações ecológicas, ou seja, removem espécies chave (peixes limpadores) e acompanham a evolução do ecossistema na ausência destes mutualismos.

  • Integração da tecnologia de Inteligência Artificial na investigação marinha

Os investigadores vão desenvolver câmaras de filmar subaquáticas acopladas a computadores preparados para Inteligência Artificial e ligadas à Internet. Estas câmaras irão trabalhar continuamente (graças a baterias e painéis solares em boias) e fazer streaming do fundo do mar para canais abertos, ao alcance de toda a população. Graças a um algoritmo de Inteligência Artificial (machine learning) será possível medir continuamente a diversidade de espécies presentes nestas estações, permitindo pela primeira vez a monitorização em real-time dos ecossistemas marinhos. O primeiro protótipo das câmaras será desenvolvido em 2024. Os protótipos que vierem a ser desenvolvidos no âmbito deste projeto serão colocados em alguns daqueles cinco locais do Atlântico.

  • Avaliar a resiliência de peixes limpadores do Atlântico às alterações climáticas

Os investigadores vão testar a resiliência comportamental e fisiológica destes mutualismos para prever a sua conservação, por exposição em sistemas de simulação de águas futuras no LMG. Os cientistas pretendem saber quão resilientes são os peixes limpadores às alterações climáticas (aumento de temperatura, acidificação dos oceanos e perda de oxigénio) e se há possibilidade de usar estas espécies em programas de conservação através de reintroduções.

Gabinete de Jornalismo da DCI Ciências ULisboa com FLAD
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt
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