Technology can change our understanding of nature.
Technologia może zmienić postrzeganie natury.
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.
Weźmy na przykład lwy. Przez wieki twierdzono, że to lwice polują na otwartych przestrzeniach sawanny, a lwy nic nie robią do pory obiadowej. Na pewno też o tym słyszeliście. Ostatnio prowadziłem badanie w Parku Narodowym Krugera w RPA. Badacze zakładali nadajniki GPS na samce i samice lwów. Obserwowaliśmy ich zachowania łowieckie z powietrza. W lewym dolnym rogu widzicie lwa czyhającego na stado impali. Po prawej widzicie coś, co nazywam lwim polem widzenia, czyli zakres widzenia lwów we wszystkich kierunkach, aż jego lub jej widok jest utrudniony przez roślinność. Odkryliśmy, że lwy wcale nie są leniwymi łowcami, tak jak wcześniej sądziliśmy. Używają tylko innej strategii. Podczas, gdy lwice polują na wolnych przestrzeniach sawanny, przemierzając dalekie dystanse za dnia, lwy robią zasadzki w gęstej roślinności, często nocą. Po lewej stronie widać pola widzenia lwów, a po prawej, pola widzenia lwic. Gęstszą roślinność oznaczono na czerwono, zaś otwarte przestrzenie na biało. To jest pole widzenia na wysokości wzroku polujących lwów i lwic. Teraz rozumiecie, dlaczego lwy polują w tak mrocznych warunkach.
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?
Tym przykładem chciałem pokazać, jak niewiele wiemy o naturze. Wiele dotychczas zrobiono, aby zahamować utratę lasów deszczowych, a te znikają w zastraszającym tempie, tak jak zaznaczono na czerwono na slajdzie. Co za ironia, że robimy tak wiele, ale tak niewiele wiemy o tych miejscach. Jak możemy uratować coś, czego nie rozumiemy?
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.
Jestem ekologiem, podróżuję po świecie. Kiedyś zajmowałem się fizyką, chemią, biologią i innymi nudnymi rzeczami. Ale przede wszystkim mam bzika na punkcie tego, czego nie wiemy o naszej planecie. Więc stworzyłem Carnegie Airborne Observatory, w skrócie CAO. Wygląda raczej jak fantazyjnie pomalowany samolot, jednak znajduje się w nim około 1 tony nowoczesnych czujników, komputerów wraz z ekipą naukowców i pilotów bardzo zmotywowanych do działania. Korzystamy z dwóch wyjątkowych narzędzi: spektroskopu obrazującego, który może analizować skład chemiczny roślin z powietrza, oraz zestawu laserów, bardzo silnych, emitowanych z podwozia samolotu, które przenikają przez otoczenie i robią pomiar prawie 500.000 razy na sekundę dając obraz 3D wysokiej rozdzielczości. Oto obraz mostu Golden Gate w San Francisco, niedaleko mojego miejsca zamieszkania. Mimo, że lecieliśmy wprost nad nim, zdołaliśmy odtworzyć jego obraz 3D wraz z kolorem w kilka sekund. Prawdziwą mocą CAO jest możliwość obrazowania prawdziwych struktur ekosystemu. Oto obraz wioski w lesie amazońskim stworzony dzięki CAO. Możemy zrobić przekrój przez nasze dane i zobaczyć trójwymiarową strukturę roślinności i budynków lub możemy skorzystać z danych o składzie chemicznym, aby zbadać prędkość wzrostu roślin, wszystko z powietrza. Najszybciej rosną rośliny w kolorze intensywnego różu. Możemy zobaczyć bioróżnorodność w sposób, o którym mogliśmy tylko śnić. Tak wygląda las tropikalny z góry podczas lotu balonem. A tak widzimy go w różnorodności kolorów, co świadczy o mnogości gatunków. Ale trzeba pamiętać, że te drzewa są większe od wielorybów, a to oznacza, że nie można ich zrozumieć po prostu koło nich przechodząc. Nasze obrazowanie w 3D uwzględnia chemię i biologię. Dzięki niemu mamy informacje nie tylko o gatunkach żyjących w koronach drzew, ale również o innych gatunkach żyjących w lesie tropikalnym.
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.
Stworzyłem CAO, aby odpowiedzieć na pytania trudne do rozwiązania z każdej perspektywy, takiej jak ziemia, czy czujniki satelitarne. Dzisiaj chcę zadać 3 z tych pytań. Pierwsze z nich: Jak poradzimy sobie z rezerwami węgla w lasach tropikalnych? Jest on zawarty w drzewach i nie możemy dopuścić do jego wydostania się, jeśli chcemy zahamować globalne ocieplenie. Niestety, globalna emisja węgla spowodowana wycinaniem lasów jest jak ta wytwarzana przez transport, czyli wszystkie statki, samoloty, pociągi i samochody razem wzięte. Zrozumiałe jest, że politycy próbują zredukować wycinkę lasów, jednak robią to na obszarach nieznanych nauce. Jeśli nie wiadomo dokładnie, gdzie jest węgiel, skąd wiemy, co tracimy ? Zasadniczo, potrzebujemy nowoczesnego systemu rozliczeniowego. Dzięki naszemu systemowi możemy dokładnie wykryć ukryty w lasach tropikalnych węgiel. Lasy o gęstych koronach drzew oznaczone są na czerwono, widzicie foremne wycięcia lub wycięcia w lesie na żółto i zielono. To jest jak wycinanie ciasta z tym, że to ciasto jest głębokie na długość wieloryba. Można przybliżyć obraz i zobaczyć las i drzewa jednocześnie. To niesamowite, że lecąc bardzo wysoko nad lasem można później dokonać dogłębnej analizy i poczuć wierzchołki drzew, każdy liść i gałąź, tak jak robią to inne gatunki żyjące w lesie.
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.
Korzystaliśmy z tej technologii, aby zbadać i po raz pierwszy stworzyć wysokorozdzielczy obraz rozmieszczenia węgla w tak odległych miejscach jak Nizina Amazonki i w nie tak odległych jak Stany Zjednoczone i Ameryka Środkowa. Po raz pierwszy zobaczycie w wysokiej rozdzielczości rozmieszczenie węgla w Peru i w Panamie. Kolory przechodzą z czerwieni w niebieski. Na czerwono oznaczono bardzo wysoką akumulację węgla. To lasy wielkie jak katedry. Na niebiesko oznaczono obszary niskiej akumulacji węgla. Peru jest niesamowitym miejscem, całkowicie nieznanym pod względem rozmieszczenia węgla aż do dziś. Można polecieć na północ Peru i zobaczyć bardzo duże rezerwy węgla na czerwono oraz Amazonkę i obszary zalewowe dzielące krajobraz. Można zobaczyć obszary kompletnie zniszczone przez wycinkę lasów, oznaczone na niebiesko, oraz szerzącą się plagę tego zjawiska na pomarańczowo. Można udać się do południa Andów, aby zobaczyć granicę drzew i sprawdzić, gdzie dokładnie kończą się rezerwy węgla w miarę jak zbliżamy się do gór. Możemy też udać się do największego mokradła w zachodniej Amazonii, wodnego raju rodem z "Avatara" Jamesa Camerona. Możemy zobaczyć jeden z najmniejszych krajów strefy tropikalnej, Panamę, i przekonać się o różnorodnym rozmieszczeniu węgla, od bardzo wysokiego do bardzo niskiego. Niestety, większość węgla ulatnia się na nizinach ale to, co zostało pod względem zasobów węgla wysokiej zieleni i czerwieni, to rzeczy, które występują w górach. Jeden ciekawy wyjątek widzimy na samym środku ekranu. Wokół Kanału Panamskiego istnieje strefa buforowa, oznaczona na czerwono i żółto. Władze kanału używają siły, aby chronić ich przełom i globalny handel. Rodzaj mapowania węgla zmienił rozwój polityki zasobów i ochrony. Posuwa to naprzód nasze możliwości ochrony lasów i zahamowania zmian klimatycznych.
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.
Moje drugie pytanie brzmi: Jak powinniśmy przygotować na zmiany klimatu miejsce, jakim jest amazoński las tropikalny? Spędziłem dużo czasu w tych miejscach i tam już widać zmianę klimatu. Temperatury są coraz wyższe, oraz coraz częściej występują powracające susze. Tutaj pokazana jest ogromna susza z 2010 roku, gdzie obszar na czerwono jest wielkości Europy Zachodniej. Amazonka była tak sucha w 2010 roku, że główne koryto rzeki wyschło częściowo, jak widać na zdjęciu w dolnej części slajdu. Odkryliśmy, że na bardzo odległych terenach susze mają bardzo negatywny wpływ na lasy tropikalne. Na przykład, kolor czerwony ukazuje drzewa, które wymarły po suszy w 2010 roku. Teren ten znajduje się na granicy Peru z Brazylią. Obszar ten jest niezbadany i nieznany naukowo.
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.
Dlatego my jako naukowcy myślimy, że gatunki będą migrować wraz ze zmieniającym się klimatem, ze wschodniej Brazylii aż do zachodnich Andów, a więc do terenów górskich w celu zminimalizowania ich doświadczania zmiany klimatu. Jednym z problemów jest fakt, iż to ludzie niszczą zachodnią Amazonkę kiedy tu rozmawiamy. Spójrzmy na to rozdarcie w lesie o powierzchni 100 kilometrów kwadratowych, spowodowane przez wydobywców złota. Las to kolor zielony w 3D, a efekt wydobywania złota widać poniżej powierzchni gleby. W takiej sytuacji, gatunki nie mają dokąd migrować.
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.
Jeżeli jeszcze nie byłeś w dorzeczu Amazonki, powinieneś tam pojechać. Za każdym razem jest to niesamowite przeżycie, nieważne w którym miejscu będziesz. Prawdopodobnie zobaczysz to zjawisko na rzece. Jednak często rzeka ukrywa to, co dzieje się naprawdę w lasach. Polecieliśmy nad tą samą rzeką zobrazowaną technologią 3D. Las jest po lewej stronie. Teraz cyfrowo usuniemy las i zobaczymy, co się dzieje poniżej koron drzew. Odkryliśmy wydobycie zlota, które jest nielegalne, oddala się od brzegu rzeki, stąd te dziwne otwory pojawiające się na prawym ekranie. Nie martwcie się, współpracujemy z władzami nad rozwiązaniem tego i wielu innych problemów w tym regionie.
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.
W celu utworzenia planu ochrony tych wyjątkowych i znaczących terenów jakimi są zachodnia Amazonka i przesmyk Amazonki w Andach. Musimy rozpocząć tworzenie geograficznie wyraźnych planów. Jak możemy to zrobić nie znając geografii bioróżnorodności regionu, jeżeli jest to tak nieznane nauce? Pracowaliśmy nad użyciem spektroskopii laserowej CAO do opracowania po raz pierwszy bioróżnorodności amazońskiego lasu tropikalnego. Widać rzeczywiste dane ukazujące różne gatunki w różnych kolorach. Kolory czerwony, niebieski i zielony oznaczają kolejne gatunki. Kiedy to wszystko połączymy i rozszerzymy do poziomu regionalnego otrzymamy kompletnie nową geografię bioróżnorodności nieznaną we wcześniejszych etapach pracy. To mówi nam o miejscach występowania zmian wśród środowisk. Jest to bardzo ważne ze względu na informacje na temat miejsc, z których i do których migrują gatunki ze zmianą klimatu. Jest to kluczowa informacja potrzebna rządzącym, aby rozwijać chronione obszary w kontekście planów rozwoju regionalnego.
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.
Trzecim i ostatnim pytaniem jest: Jak powinniśmy zarządzać bioróżnorodnością chronionych ekosystemów na ziemi? Przykład lwich polowań, od którego zacząłem był badaniem przeprowadzonym zza ogrodzenia ochronionego terenu w południowej Afryce. Prawdą jest, że duża część afrykańskiego środowiska dotrwa do przyszłości jako chronione obszary, które pokazałem na niebiesko na ekranie. Jest to duża presja i odpowiedzialność spadająca na zarządców parku. Muszą podejmować decyzje przynoszące korzyści wszystkim chronionym gatunkom. Niektóre z tych decyzji mają bardzo duże znaczenie. Na przykład, jak często i gdzie używać ognia jako narzędzia? I jak radzić sobie z wielkimi gatunkami jak słonie, które mogą mieć zły wpływ na inne gatunki lub ekosystem jeżeli ich populacja jest zbyt liczna. Tego typu zmiany naprawdę wpływają na krajobraz. Na pierwszym planie widać dużo ognia i dużo słoni, otwartą sawannę na niebiesko, i kilka drzew. Gdy przekroczymy granicę, znajdziemy się na terenie, który jest zabezpieczony przed pożarami, i gdzie nie ma słoni. ale jest gęsta roślinność i zupełnie odmienny ekosystem. W miejscu jakim jest Park Krugera zwiększające się skupisko słoni jest poważnym problemem. Wiem, że jest to delikatna kwestia dla wielu z was i że nie ma na to łatwych odpowiedzi. Pozytywem jest fakt, iż technologia, którą rozwijamy i którą stosujemy na przykład w południowej Afryce, pozwala nam mapować każde drzewo na sawannie, a podczas kolejnego lotu możemy zobaczyć, które drzewa zniszczyły słonie, tak jak to widać na czerwono, i jak często się to dzieje w różnych typach krajobrazów sawanny. To daje zarządcom parku użycia taktycznych strategii zarządzania, które są bardziej wyważone i nie prowadzą do skrajności, które pokazałem. Dlatego sposób, w jaki patrzymy na współczesne chronione tereny musi polegać na dostrzeganiu kręgu życia, gdzie mamy zarzadzanie ogniem i słońmi. Są to czynniki wpływające na strukturę ekosystemu, a następnie te czynniki oddziałują na wszystko od owadów aż po drapieżniki, jakimi są lwy.
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.
Patrząc naprzód, planuję rozbudowanie powietrznego obserwatorium. Mam nadzieję, że uda się wnieść technologię na orbitę, aby zarządzać planetą właśnie takimi technologiami. Do tego czasu, znajdziecie mnie latającego w odległe miejsca, o których nigdy nie słyszeliście. Chciałem zakończyć stwierdzeniem, że technologia jest niezbędna do zarządzania naszą planetą. Ważniejsze jest jednak zrozumienie i mądrość jej stosowania.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)