Technology can change our understanding of nature.
La tecnología puede cambiar nuestro entendimiento de la naturaleza.
Take for example the case of lions. For centuries, it's been said that female lions do all of the hunting out in the open savanna, and male lions do nothing until it's time for dinner. You've heard this too, I can tell. Well recently, I led an airborne mapping campaign in the Kruger National Park in South Africa. Our colleagues put GPS tracking collars on male and female lions, and we mapped their hunting behavior from the air. The lower left shows a lion sizing up a herd of impala for a kill, and the right shows what I call the lion viewshed. That's how far the lion can see in all directions until his or her view is obstructed by vegetation. And what we found is that male lions are not the lazy hunters we thought them to be. They just use a different strategy. Whereas the female lions hunt out in the open savanna over long distances, usually during the day, male lions use an ambush strategy in dense vegetation, and often at night. This video shows the actual hunting viewsheds of male lions on the left and females on the right. Red and darker colors show more dense vegetation, and the white are wide open spaces. And this is the viewshed right literally at the eye level of hunting male and female lions. All of a sudden, you get a very clear understanding of the very spooky conditions under which male lions do their hunting.
Tomen, por ejemplo, el caso de los leones. Por siglos se ha dicho que las leonas son las que cazan en la sabana abierta y que los leones no hacen nada hasta la hora de la cena. Sé que Uds. también han escuchado esto. Recientemente lideré una campaña aérea de rastreo en el Parque Nacional Kruger en Sudáfrica. Nuestros colegas colocaron collares de rastreo con GPS a leones y leonas, y observamos sus comportamientos de caza desde el aire. La parte inferior izquierda muestra un león escudriñando una manada de impalas para cazarlas. A la derecha, pueden ver lo que llamo la cuenca visual del león. Ese es el alcance visual del león en todas la direcciones hasta que su visión es obstruida por la vegetación. Y lo que descubrimos es que los leones no son los cazadores perezosos que pensábamos que eran. Simplemente usan una estrategia diferente. Mientras que las leonas cazan en la sabana abierta cubriendo largas distancias usualmente durante el día, los leones usan una estrategia de emboscada en una vegetación densa y con frecuencia de noche. Este video muestra la verdadera cuenca visual de caza de los leones a la izquierda, y de las leonas a la derecha. El rojo y los colores más oscuros muestran una vegetación más densa. El blanco los espacios abiertos. Y esta es la cuenca visual literalmente al nivel de los ojos de los leones y las leonas cazadoras. De esta forma pudimos entender mejor las condiciones misteriosas bajo las cuales
I bring up this example to begin, because it emphasizes how little we know about nature. There's been a huge amount of work done so far to try to slow down our losses of tropical forests, and we are losing our forests at a rapid rate, as shown in red on the slide. I find it ironic that we're doing so much, yet these areas are fairly unknown to science. So how can we save what we don't understand?
los leones cazan. Para comenzar, traje este ejemplo porque enfatiza lo poco que conocemos sobre la naturaleza. Hasta ahora se ha hecho un gran trabajo para ralentizar la pérdida de las selvas tropicales, y estamos perdiendo nuestras selvas rápidamente. Se ve en rojo en la diapositiva. Me parece irónico que estemos haciendo tanto pero que estas áreas sean aún tan desconocidas para la ciencia.
Now I'm a global ecologist and an Earth explorer with a background in physics and chemistry and biology and a lot of other boring subjects, but above all, I'm obsessed with what we don't know about our planet. So I created this, the Carnegie Airborne Observatory, or CAO. It may look like a plane with a fancy paint job, but I packed it with over 1,000 kilos of high-tech sensors, computers, and a very motivated staff of Earth scientists and pilots. Two of our instruments are very unique: one is called an imaging spectrometer that can actually measure the chemical composition of plants as we fly over them. Another one is a set of lasers, very high-powered lasers, that fire out of the bottom of the plane, sweeping across the ecosystem and measuring it at nearly 500,000 times per second in high-resolution 3D. Here's an image of the Golden Gate Bridge in San Francisco, not far from where I live. Although we flew straight over this bridge, we imaged it in 3D, captured its color in just a few seconds. But the real power of the CAO is its ability to capture the actual building blocks of ecosystems. This is a small town in the Amazon, imaged with the CAO. We can slice through our data and see, for example, the 3D structure of the vegetation and the buildings, or we can use the chemical information to actually figure out how fast the plants are growing as we fly over them. The hottest pinks are the fastest-growing plants. And we can see biodiversity in ways that you never could have imagined. This is what a rainforest might look like as you fly over it in a hot air balloon. This is how we see a rainforest, in kaleidoscopic color that tells us that there are many species living with one another. But you have to remember that these trees are literally bigger than whales, and what that means is that they're impossible to understand just by walking on the ground below them. So our imagery is 3D, it's chemical, it's biological, and this tells us not only the species that are living in the canopy, but it tells us a lot of information about the rest of the species that occupy the rainforest.
Entonces, ¿cómo podemos salvar algo que no entendemos? Soy ecologista global y explorador terrestre con conocimiento de física y química, biología y muchas otras asignaturas aburridas, pero por sobre todo, estoy obsesionado con lo que desconocemos de nuestro planeta. Así que creé esto, el Observatorio Aéreo Carnegie o CAO. Puede parecer un avión lujoso pero está equipado con más de 1000 kilos de sensores de alta tecnología, computadoras, y un personal muy motivado de científicos terrestres y pilotos. Tenemos dos instrumentos muy peculiares: uno es el espectrómetro de imagen que de hecho puede medir la composición química de las plantas que sobrevolamos. El otro es un conjunto de láseres de muy alta potencia disparado desde la base del avión barriendo todo el ecosistema y midiéndolo casi 50 000 veces por segundo en 3D de alta resolución. He aquí una imagen del puente Golden Gate en San Francisco, no muy lejos de donde vivo. Aunque solo volamos sobre el puente creamos una imagen en 3D y capturamos sus colores en apenas unos pocos segundos. Pero el verdadero potencial del CAO es su habilidad de capturar todas las partes integrantes de los ecosistemas. Esta es la imagen de un pequeño pueblo en el Amazonas capturado con el CAO. Podemos extraer información de nuestros datos y ver, por ejemplo, la estructura 3D de la vegetación y las edificaciones, o podemos usar la información química para saber qué tan rápido están creciendo las plantas en el momento en que las sobrevolamos. El rosado brillante muestra las plantas que crecen más rápido. Y podemos ver la biodiversidad en formas que nunca se las hubiesen imaginado. Así es como se ve una selva tropical desde un globo de aire caliente. Así es como se ve una selva tropical, en colores caleidoscópicos que nos dicen que hay muchas especies cohabitando. Pero acuérdense de que estos árboles son literalmente más grandes que una ballena y eso quiere decir que son imposibles de entender con tan sólo caminar sobre la tierra debajo de ellos. Así que nuestra imagen es en 3D, es químico, es biológico, y nos muestra no solo las especies que están en el dosel sino que nos brinda mucha información acerca del resto de la especies que existen en la selva tropical.
Now I created the CAO in order to answer questions that have proven extremely challenging to answer from any other vantage point, such as from the ground, or from satellite sensors. I want to share three of those questions with you today. The first questions is, how do we manage our carbon reserves in tropical forests? Tropical forests contain a huge amount of carbon in the trees, and we need to keep that carbon in those forests if we're going to avoid any further global warming. Unfortunately, global carbon emissions from deforestation now equals the global transportation sector. That's all ships, airplanes, trains and automobiles combined. So it's understandable that policy negotiators have been working hard to reduce deforestation, but they're doing it on landscapes that are hardly known to science. If you don't know where the carbon is exactly, in detail, how can you know what you're losing? Basically, we need a high-tech accounting system. With our system, we're able to see the carbon stocks of tropical forests in utter detail. The red shows, obviously, closed-canopy tropical forest, and then you see the cookie cutting, or the cutting of the forest in yellows and greens. It's like cutting a cake except this cake is about whale deep. And yet, we can zoom in and see the forest and the trees at the same time. And what's amazing is, even though we flew very high above this forest, later on in analysis, we can go in and actually experience the treetrops, leaf by leaf, branch by branch, just as the other species that live in this forest experience it along with the trees themselves.
Creé el CAO para contestar las preguntas que resultan mucho más difíciles de contestar desde puntos favorable, como desde la tierra o desde sensores satelitales. Quiero compartir con Uds. hoy tres de estas preguntas. La primera pregunta es: ¿cómo manejamos nuestras reservas de carbono en las selvas tropicales? Las selvas tropicales tienen una gran cantidad de carbono en los árboles y necesitamos mantener ese carbono en las selvas si queremos prevenir el avance del calentamiento global. Desafortunadamente, las emisiones de carbono producto de la deforestación es igual que las producidas por el sector de transporte mundial. Eso son todos los barcos, aviones, trenes y autos juntos. Por eso se entiende que los negociadores de políticas han estado trabajando duro para reducir la deforestación, pero lo están haciendo en paisajes apenas conocidos por la ciencia. Si no saben exactamente dónde está el carbono, en detalle, ¿cómo pueden saber lo que están perdiendo? Básicamente, necesitamos un sistema de contabilidad de alta tecnología. Con nuestro sistema podemos ver en detalle los depósitos de carbono en las selvas tropicales. El rojo nos muestra, obviamente, una selva tropical con un dosel muy denso. Luego se ven los cortes como de molde, o los cortes en la selva en amarillo y verde. Es como picar un pastel, con la excepción de que este pastel es tan profundo como el largo de una ballena. Aun así podemos acercarnos y ver la selva y los árboles al mismo tiempo. Y lo que es asombroso es que aun cuando sobrevolamos esta selva a una gran altitud, más tarde en el análisis podemos ir y realmente observar la copa de los árboles, hoja por hoja, rama por rama. Tal como cualquiera de las otras especies que viven en la selva pueden observar estos árboles.
We've been using the technology to explore and to actually put out the first carbon geographies in high resolution in faraway places like the Amazon Basin and not-so-faraway places like the United States and Central America. What I'm going to do is I'm going to take you on a high-resolution, first-time tour of the carbon landscapes of Peru and then Panama. The colors are going to be going from red to blue. Red is extremely high carbon stocks, your largest cathedral forests you can imagine, and blue are very low carbon stocks. And let me tell you, Peru alone is an amazing place, totally unknown in terms of its carbon geography until today. We can fly to this area in northern Peru and see super high carbon stocks in red, and the Amazon River and floodplain cutting right through it. We can go to an area of utter devastation caused by deforestation in blue, and the virus of deforestation spreading out in orange. We can also fly to the southern Andes to see the tree line and see exactly how the carbon geography ends as we go up into the mountain system. And we can go to the biggest swamp in the western Amazon. It's a watery dreamworld akin to Jim Cameron's "Avatar." We can go to one of the smallest tropical countries, Panama, and see also a huge range of carbon variation, from high in red to low in blue. Unfortunately, most of the carbon is lost in the lowlands, but what you see that's left, in terms of high carbon stocks in greens and reds, is the stuff that's up in the mountains. One interesting exception to this is right in the middle of your screen. You're seeing the buffer zone around the Panama Canal. That's in the reds and yellows. The canal authorities are using force to protect their watershed and global commerce. This kind of carbon mapping has transformed conservation and resource policy development. It's really advancing our ability to save forests and to curb climate change.
Hemos estado utilizando la tecnología para explorar y de hecho crear el primer mapa de carbono de alta resolución en sitios tan remotos como la cuenca del Amazonas, y en sitios no tan remotos como los EE. UU. y Centroamérica. Lo que voy a hacer es llevarlos al primer tour de alta resolución por los paisajes de carbono de Perú y luego de Panamá. Los colores van desde el rojo al azul. El rojo nos muestra unos depósitos de carbono extremadamente altos, las selvas catedrales más grandes que se puedan imaginar, y el azul son depósitos muy bajos. Y déjenme decirles que Perú es un sitio asombroso, completamente desconocido en términos de su geografía de carbono hasta el día de hoy. Podemos volar a esta área al norte de Perú y ver los super depósitos de carbono en rojo, y el río Amazonas y la planicie atravesándolos. Podemos ir a un área totalmente devastada a causa de la deforestación como ven en azul, y el virus de la deforestación expandiéndose en color naranja. También podemos volar a la parte más sur de los Andes para ver la línea de árboles y exactamente cómo termina la geografía de carbono a medida que subimos al sistema de montañas. Y podemos ir al pantano más grande en la Amazonia Occidental. Es un mundo acuático de ensueños similar al "Avatar" de Jim Cameron. Podemos ir a uno de los países tropicales más pequeños, Panamá, y ver que también hay un gran intervalo de variación de carbono, que va desde el alto en rojo hasta el bajo en azul. Desafortunadamente, la mayoría se pierde en las tierras bajas, pero lo que ven que queda en términos de altos depósitos de carbono en verde y rojo es lo que queda arriba en las montañas. Otra excepción interesante a esto está justo en el medio de la pantalla. La zona de amortiguamiento alrededor del Canal de Panamá. Es lo que está en rojo y amarillo. Las autoridades del canal están usando sus fuerzas para proteger sus cuencas y el comercio mundial. Este tipo de mapas de carbono ha transformado la conservación y el desarrollo de las políticas de recursos. Realmente está avanzando nuestra habilidad de salvar las selvas y detener el cambio climático.
My second question: How do we prepare for climate change in a place like the Amazon rainforest? Let me tell you, I spend a lot of time in these places, and we're seeing the climate changing already. Temperatures are increasing, and what's really happening is we're getting a lot of droughts, recurring droughts. The 2010 mega-drought is shown here with red showing an area about the size of Western Europe. The Amazon was so dry in 2010 that even the main stem of the Amazon river itself dried up partially, as you see in the photo in the lower portion of the slide. What we found is that in very remote areas, these droughts are having a big negative impact on tropical forests. For example, these are all of the dead trees in red that suffered mortality following the 2010 drought. This area happens to be on the border of Peru and Brazil, totally unexplored, almost totally unknown scientifically.
Mi segunda pregunta: ¿Cómo nos preparamos para el cambio climático en sitios como la selva tropical del Amazonas? Déjenme decirles, paso mucho tiempo en estos sitios y estamos notando que el clima ya está cambiando. Las temperaturas están aumentando y lo que está pasando es que experimentamos muchísimas sequías, sequías recurrentes. La gran sequía del 2010 se muestra aquí en rojo en un área aproximadamente del tamaño de Europa occidental. El Amazonas estuvo tan seco en 2010 que hasta el cauce principal del río Amazonas se secó parcialmente, como pueden ver en la foto en la parte inferior de la diapositiva. Lo que descubrimos es que en áreas muy remotas estas sequías están causando un tremendo impacto negativo en las selvas tropicales. Por ejemplo, estos son todos los árboles que se secaron, en rojo, los cuales perecieron luego de la sequía de 2010. Esta área está en la frontera entre Perú y Brasil, totalmente inexplorada, casi totalmente desconocida científicamente.
So what we think, as Earth scientists, is species are going to have to migrate with climate change from the east in Brazil all the way west into the Andes and up into the mountains in order to minimize their exposure to climate change. One of the problems with this is that humans are taking apart the western Amazon as we speak. Look at this 100-square-kilometer gash in the forest created by gold miners. You see the forest in green in 3D, and you see the effects of gold mining down below the soil surface. Species have nowhere to migrate in a system like this, obviously.
Así que como científicos terrestres, lo que pensamos es que las especies tendrán que emigrar con el cambio climático desde el este de Brasil hasta el oeste llegando a los Andes y hacia arriba de las montañas con el fin de minimizar su exposición al cambio climático. Uno de los problemas con esto es que los humanos están destruyendo la Amazonia Occidental en este momento. Miren esta brecha de 10 kilómetros cuadrados creada por los mineros de oro en la selva. Ven la selva en 3D en verde y ven los efectos de la minería de oro bien por debajo de la superficie de la tierra. Obviamente las especies no tienen dónde emigrar en un sistema como éste.
If you haven't been to the Amazon, you should go. It's an amazing experience every time, no matter where you go. You're going to probably see it this way, on a river. But what happens is a lot of times the rivers hide what's really going on back in the forest itself. We flew over this same river, imaged the system in 3D. The forest is on the left. And then we can digitally remove the forest and see what's going on below the canopy. And in this case, we found gold mining activity, all of it illegal, set back away from the river's edge, as you'll see in those strange pockmarks coming up on your screen on the right. Don't worry, we're working with the authorities to deal with this and many, many other problems in the region.
Si nunca han estado en el Amazonas —deberían ir—, es una experiencia asombrosa todas las veces, sin importar a dónde vayas. Probablemente lo veas de esta forma, desde el río. Pero lo que ocurre muchas veces es que el río esconde lo que realmente está pasando dentro de la propia selva. Sobrevolamos este mismo río y creamos una imagen 3D del sistema. El bosque está a la izquierda. Luego podemos remover digitalmente la selva y ver lo que está pasando debajo del dosel. Y en este caso, descubrimos actividades de minería de oro, todas ellas ilegales, establecidas muy lejos de las orillas del río como pueden ver en esas manchas extrañas que están apareciendo a la derecha de la pantalla. No se preocupen, estamos trabajando con las autoridades para lidiar con este y muchísimos otros problemas en la región.
So in order to put together a conservation plan for these unique, important corridors like the western Amazon and the Andes Amazon corridor, we have to start making geographically explicit plans now. How do we do that if we don't know the geography of biodiversity in the region, if it's so unknown to science? So what we've been doing is using the laser-guided spectroscopy from the CAO to map for the first time the biodiversity of the Amazon rainforest. Here you see actual data showing different species in different colors. Reds are one type of species, blues are another, and greens are yet another. And when we take this together and scale up to the regional level, we get a completely new geography of biodiversity unknown prior to this work. This tells us where the big biodiversity changes occur from habitat to habitat, and that's really important because it tells us a lot about where species may migrate to and migrate from as the climate shifts. And this is the pivotal information that's needed by decision makers to develop protected areas in the context of their regional development plans.
Así que para diseñar juntos un plan de conservación para estos corredores únicos e importantes como la Amazonia Occidental y el Corredor Andino Amazónico, debemos comenzar a crear planes geográficamente explícitos desde ahora. ¿Cómo hacemos esto si desconocemos la geografía de la biodiversidad en la región? ¿Si es tan desconocida para la ciencia? Lo que hemos estado haciendo es usar el espectroscopio de láser guiado desde el CAO para crear por primera vez un mapa de la biodiversidad de la selva tropical del Amazonas. Aquí se ven los datos actuales que muestran diferentes especies en diferentes colores. Los rojos son un tipo de especie, los azules otros, y los verdes otros más. Y cuando juntamos todo esto y lo llevamos a un nivel regional obtenemos una geografía completamente nueva de la biodiversidad que desconocíamos antes de este proyecto. Esto nos dice dónde ocurren los mayores cambios en la biodiversidad, de un hábitat a otro, y esto es realmente importante porque nos dice mucho acerca de hacia dónde las especies pueden emigrar e inmigrar a medida que cambie el clima. Y esta es una información clave que necesitan los que toman las decisiones para establecer áreas protegidas
And third and final question is, how do we manage biodiversity on a planet of protected ecosystems? The example I started out with about lions hunting, that was a study we did behind the fence line of a protected area in South Africa. And the truth is, much of Africa's nature is going to persist into the future in protected areas like I show in blue on the screen. This puts incredible pressure and responsibility on park management. They need to do and make decisions that will benefit all of the species that they're protecting. Some of their decisions have really big impacts. For example, how much and where to use fire as a management tool? Or, how to deal with a large species like elephants, which may, if their populations get too large, have a negative impact on the ecosystem and on other species. And let me tell you, these types of dynamics really play out on the landscape. In the foreground is an area with lots of fire and lots of elephants: wide open savanna in blue, and just a few trees. As we cross this fence line, now we're getting into an area that has had protection from fire and zero elephants: dense vegetation, a radically different ecosystem. And in a place like Kruger, the soaring elephant densities are a real problem. I know it's a sensitive issue for many of you, and there are no easy answers with this. But what's good is that the technology we've developed and we're working with in South Africa, for example, is allowing us to map every single tree in the savanna, and then through repeat flights we're able to see which trees are being pushed over by elephants, in the red as you see on the screen, and how much that's happening in different types of landscapes in the savanna. That's giving park managers a very first opportunity to use tactical management strategies that are more nuanced and don't lead to those extremes that I just showed you. So really, the way we're looking at protected areas nowadays is to think of it as tending to a circle of life, where we have fire management, elephant management, those impacts on the structure of the ecosystem, and then those impacts affecting everything from insects up to apex predators like lions.
en el contexto de sus planes de desarrollo regional. Y la tercera y última pregunta es: ¿Cómo manejamos la biodiversidad en un planeta de ecosistemas protegidos? El ejemplo del comienzo acerca de los leones cazadores fue un estudio que hicimos dentro de los límites de un área protegida en Sudáfrica. Y la verdad es que mucha de la naturaleza del África continuará existiendo en el futuro en áreas protegidas como pueden ver en el azul de la pantalla. Esto genera una presión increíble, y una gran responsabilidad sobre la administración del parque. Deben hacer y tomar decisiones que beneficien a todas las especies que están protegiendo. Algunas de sus decisiones realmente causan un gran impacto. Por ejemplo, ¿en qué cantidad y en dónde se debe usar el fuego como una herramienta de control? O ¿cómo lidiar con especies de animales grandes como los elefantes que en el caso de que la población crezca demasiado puede causar un impacto negativo sobre el ecosistema y sobre otras especies? Y déjenme decirles, este tipo de dinámicas realmente agotan el paisaje. La primera imagen es un área de incendios frecuentes y donde hay muchos elefantes: una amplia sabana abierta, en azul, y apenas unos cuantos árboles. Cuando cruzamos esta cerca entramos en un área que ha estado protegida contra el fuego y ningún elefante. Una vegetación densa, un ecosistema radicalmente diferente. Y en un sitio como Kruger, la alta densidad de elefantes es un verdadero problema. Sé que es un tema sensible para muchos de Uds. y no hay una solución sencilla a esto. Pero lo bueno es que la tecnología que hemos desarrollado y que estamos usando en Sudáfrica, por ejemplo, nos está permitiendo crear un mapa con todos los árboles de la sabana, y luego, mediante vuelos repetidos podemos ver cuáles árboles están siendo derribados por los elefantes, como ven en el rojo de la pantalla. Y qué tanto está ocurriendo en los diferentes tipos de paisajes en la sabana. Eso les da a los administradores de los parques una primera oportunidad de usar estrategias de manejo táctico que son más matizadas y que no llevan a esos extremos que les acabo de mostrar. Así que realmente la forma en la que vemos a las área protegidas hoy en día es pensar que estamos atendiendo a un círculo de vida, donde tenemos el manejo del fuego, el manejo de los elefantes, aquellos impactos en la estructura de los ecosistemas, y luego esos impactos que afectan todo, desde insectos hasta depredadores expertos como los leones.
Going forward, I plan to greatly expand the airborne observatory. I'm hoping to actually put the technology into orbit so we can manage the entire planet with technologies like this. Until then, you're going to find me flying in some remote place that you've never heard of. I just want to end by saying that technology is absolutely critical to managing our planet, but even more important is the understanding and wisdom to apply it.
En el futuro, tengo planes de expandir enormemente el observatorio aéreo. Espero realmente poner la tecnología en órbita de modo que podamos manejar el planeta entero con tecnologías como éstas. Hasta entonces seguiré volando sobre sitios remotos de los que nunca han escuchado hablar. Solo quiero concluir diciendo que la tecnología es absolutamente crítica para el manejo de nuestro planeta, pero es aún más importante entenderla y tener la sabiduría para aplicarla.
Thank you.
Gracias.
(Applause)
(Aplausos)