Inteligência artificial revela aumento global de algas flutuantes nos oceanos

Pela primeira vez, e com o apoio da inteligência artificial (IA), investigadores realizaram um estudo abrangente sobre algas flutuantes à escala global, concluindo que estão a expandir-se de forma significativa nos oceanos. Segundo os autores, estas tendências estarão relacionadas com alterações na temperatura da água, nas correntes oceânicas e na disponibilidade de nutrientes, podendo ter consequências relevantes para os ecossistemas marinhos, o turismo e as economias costeiras.

O estudo, liderado por cientistas da Universidade do Sul da Flórida (USF) e da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos Estados Unidos (NOAA), demonstra o potencial da inteligência artificial no tratamento de grandes volumes de dados oceânicos. Os resultados foram publicados na revista científica Nature Communications.

“Embora já existissem estudos regionais, este é o primeiro trabalho a oferecer uma visão global das algas flutuantes, incluindo tapetes de macroalgas e escumas de microalgas”, explica Chuanmin Hu, professor de oceanografia da USF e autor principal do estudo. “Os nossos resultados indicam que o oceano global favorece hoje o crescimento de macroalgas flutuantes”.

De acordo com Hu, as macroalgas, como as algas marinhas, representam uma realidade ambivalente. Em mar aberto, podem servir de habitat essencial para várias espécies, funcionando como zonas de reprodução e crescimento para a vida marinha. No entanto, quando atingem zonas costeiras, a sua decomposição pode causar danos significativos ao turismo, às economias locais e à saúde humana e dos ecossistemas.

Entre 2003 e 2022, tanto as microalgas como as macroalgas registaram uma expansão à escala global. As microalgas à superfície do oceano cresceram cerca de 1% por ano, um aumento considerado modesto, mas estatisticamente significativo. Já as macroalgas apresentaram um crescimento muito mais acentuado: 13,4% por ano no Atlântico tropical e no Pacífico ocidental, com o maior aumento de biomassa observado após 2008.

A área cumulativa coberta por florações de microalgas atingiu 43,8 milhões de quilómetros quadrados, rompendo com padrões históricos anteriores. No caso das macroalgas, os pontos de viragem ocorreram por volta de 2010.

“Antes de 2008, não havia registos de grandes florações de macroalgas, com exceção do sargaço no Mar dos Sargaços”, referiu Hu. “À escala global, tudo indica que estamos a assistir a uma mudança de regime, de um oceano pobre em macroalgas para um oceano rico em macroalgas”.

O papel da inteligência artificial

Para realizar o estudo, a equipa recorreu à inteligência artificial para analisar 1,2 milhões de imagens de satélite do oceano, cobrindo 13 zonas e cinco tipos de algas. Um modelo de aprendizagem profunda foi treinado para identificar sinais da presença de algas flutuantes à superfície, mesmo quando estes ocupavam menos de 1% de cada pixel da imagem.

Lin Qi, oceanógrafo do Centro da NOAA para Aplicações e Investigação por Satélite e primeiro autor do estudo, adaptou um modelo informático desenvolvido anteriormente, permitindo analisar dados globais ao longo de 20 anos. O treino do modelo exigiu vários meses e a análise de milhões de características visuais.

Os investigadores destacam ainda o contributo decisivo das infraestruturas de computação de alto desempenho da USF, que possibilitaram o processamento simultâneo de grandes volumes de dados. Ainda assim, a análise completa das imagens demorou vários meses.

“Este trabalho seria impossível sem instalações de computação de alto desempenho e sem a colaboração de longo prazo entre a NOAA e a USF”, sublinhou Lin Qi.

O estudo aponta como principais causas da expansão das florações tanto fatores humanos, como o escoamento de nutrientes para o oceano, como fatores climáticos, incluindo o aquecimento das águas. Os autores reconhecem, no entanto, que as causas podem variar de região para região.