Technology can change our understanding of nature.
A tecnologia pode mudar a nossa compreensão da Natureza.
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.
Vejam, por exemplo, o caso dos leões. Durante séculos, disse-se que as leoas caçam sempre na savana aberta e os leões não fazem nada até a hora do jantar. Também já ouviram dizer isto, tenho a certeza. Recentemente, chefiei uma campanha de cartografia aérea no Parque Nacional Kruger, na África do Sul. Os nossos colegas colocaram coleiras de localização com GPS em leões e leoas. Registámos o seu comportamento de caça a partir do ar. Em baixo à esquerda mostra-se um leão avaliando um grupo de impalas antes de atacar. À direita mostra-se aquilo a que chamo o panorama do leão. É a distância máxima a que o leão pode ver em todas as direções até que a sua visão seja obstruída pela vegetação. Descobrimos que os leões não são os caçadores preguiçosos que pensávamos que fossem. Só que usam uma estratégia diferente. Enquanto as leoas caçam na savana aberta em longas distâncias, geralmente durante o dia, os leões usam uma estratégia de emboscada por entre a vegetação densa e, frequentemente, de noite. Este vídeo mostra os panoramas atuais de caça dos leões, à esquerda, e das leoas, à direita. O vermelho e as cores escuras mostram vegetação mais densa. O branco são os grandes espaços abertos. Este é o panorama, literalmente ao nível dos olhos de leões e leoas caçadores. De repente, temos uma compreensão muito clara das condições incríveis em que os leões caçam.
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?
Trago este exemplo para começar, porque ele realça o pouco que sabemos sobre a Natureza. Há uma enorme quantidade de trabalho feito até aqui para tentar reduzir as nossas perdas de florestas tropicais e estamos a perder as florestas num ritmo acelerado, como se mostra a vermelho no diapositivo. Acho irónico que estejamos a fazer tanto, e essas áreas ainda sejam bastante desconhecidas para a ciência. Como podemos salvar o que não conhecemos?
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.
Eu sou um ecologista global e um explorador da Terra com experiência em Física, Química e Biologia e em muitos outros assuntos aborrecidos mas, acima de tudo, sou obcecado pelo que não sabemos sobre o nosso planeta. Portanto, criei isto: o Observatório Aéreo Carnegie, ou OAC. Pode parecer um avião com uma pintura atraente, mas está equipado com mais de 1000 kg de sensores de alta tecnologia, computadores e uma equipa muito motivada de cientistas da Terra e de pilotos. Temos dois instrumentos originais: um chama-se espectrómetro de imagem que mede a composição química das plantas quando voamos por cima delas. O outro é um conjunto de lasers, lasers muito poderosos, que são disparados da parte traseira do avião, varrem o ecossistema e medem-no quase 500 000 vezes por segundo em alta resolução 3D. Esta é a imagem da ponte Golden Gate, em São Francisco, não longe de onde moro. Voámos por cima desta ponte, representámo-la em 3D e captámos a sua cor em poucos segundos. Mas o poder real do OAC é a capacidade de captar a real dimensão dos blocos dos ecossistemas. Esta é uma pequena cidade na Amazónia, uma imagem captada pelo OAC. Podemos percorrer os nossos dados e ver, por exemplo, a estrutura 3D da vegetação e dos edifícios, ou podemos usar a informação química para descobrir a velocidade a que as plantas estão a crescer, enquanto voamos por cima delas. Os rosas mais escuros são as plantas que crescem mais depressa. Podemos ver uma biodiversidade de formas que vocês nunca poderiam imaginar. Este é o aspeto duma floresta quando a sobrevoamos num balão de ar quente. Esta é a forma como vemos uma floresta, em cores caleidoscópicas que nos revelam que há muitas espécies que vivem umas com as outras. Mas é preciso lembrar que estas árvores são literalmente maiores que baleias. Isso significa que é impossível entendê-las quando caminhamos no solo por baixo delas. As nossas imagens são a 3D, são químicas, são biológicas. Isso diz-nos quais são as espécies que estão a viver na copa, mas dá-nos muito mais informações sobre as restantes espécies que ocupam a floresta.
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.
Eu criei o OAC para responder a perguntas demasiado difíceis para serem respondidas segundo qualquer outro ponto de vista, a partir do solo, ou de sensores de satélite. Quero partilhar convosco três dessas perguntas. A primeira pergunta é: Como controlamos as nossas reservas de carbono nas florestas tropicais? As árvores das florestas tropicais contêm uma enorme quantidade de carbono e precisamos de manter o carbono nessas florestas se quisermos evitar um aquecimento global ainda maior. Infelizmente, as emissões globais de carbono da desflorestação equivalem hoje a todo o setor de transportes. São todos os navios, aviões, comboios e automóveis combinados. É pois compreensível que os negociadores políticos tenham trabalhado muito para reduzir a desflorestação, mas eles estão a fazer isso em áreas que são pouco conhecidas da ciência. Se não soubermos exatamente onde está o carbono, em pormenor, como podemos saber o que estamos a perder? Precisamos de um sistema de contabilidade de alta tecnologia. Com o nosso sistema, estamos aptos a ver a quantidade de carbono das florestas tropicais com grande pormenor. O vermelho mostra, obviamente, florestas tropicais de copas fechadas. Vemos os cortes ou o corte da floresta em amarelos e verdes. É como cortar um bolo, só que este bolo é do tamanho duma baleia. Mas podemos aumentar a imagem e ver a floresta e as árvores ao mesmo tempo. O que é surpreendente é que, mesmo voando muito alto por cima desta floresta, depois, na análise, podemos entrar nela e percorrer as copas das árvores, folha a folha, ramo a ramo, tal como as outras espécies que vivem nesta floresta fazem nessas mesmas árvores.
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.
Temos estado a usar a tecnologia para explorar e para mostrar as primeiras geografias do carbono em alta resolução em lugares distantes como a Bacia Amazónica e em locais não tão distantes como os EUA e a América Central. Vou levar-vos numa primeira visita guiada, de alta resolução, às áreas de carbono do Peru e depois do Panamá. As cores vão mudar de vermelho para azul. A vermelho são os depósitos muito altos de carbono, a maior floresta de catedrais que podem imaginar. A azul são depósitos muito baixos de carbono. Digo-vos, o Peru sozinho é um lugar surpreendente, totalmente desconhecido até hoje, em termos da sua geografia de carbono. Podemos voar até ao norte do Peru e ver depósitos muito altos de carbono a vermelho, o rio Amazonas e a planície inundável que ele divide ao meio. Podemos ir para uma área de total devastação causada pela desflorestação, a azul, e o vírus da desflorestação a espalhar-se, a laranja. Podemos também voar para o sul dos Andes para ver a linha de árvores e ver exatamente como a geografia do carbono termina quando subimos a cadeia de montanhas. E podemos ir para o maior pântano a oeste do Amazonas. É um mundo de sonhos aquoso parecido com o "Avatar" de Jim Cameron. Podemos ir para o mais pequeno dos países tropicais, o Panamá, e ver também uma enorme gama de variações de carbono, desde o alto, a vermelho, ao baixo, a azul. Infelizmente, a maior parte do carbono perde-se nas planícies, mas vemos o que sobrou, em termos de depósitos altos de carbono, a verde e vermelho, é o material que está no alto das montanhas. Uma exceção interessante está bem no meio do ecrã. Vemos a zona de segurança em torno do Canal do Panamá. Está nos vermelhos e amarelos. As autoridades do canal usam a força para proteger a sua bacia hidrográfica e o comércio global. Este tipo de mapa do carbono alterou as políticas de preservação e desenvolvimento de recursos. Está a impulsionar a nossa capacidade de salvar as florestas e de abrandar a mudança climática.
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.
A segunda pergunta: Como nos preparamos para a mudança climática num lugar como a floresta amazônica? Deixem-me dizer-lhes, passei muito tempo nesses lugares e já estamos a ver o clima a mudar. As temperaturas estão a aumentar. O que acontece é que estamos a ter muitas secas, secas recorrentes. A mega-seca de 2010 está aqui representada a vermelho, e mostra uma área do tamanho da Europa Ocidental. A Amazónia estava tão seca em 2010 que até a própria nascente do rio Amazonas secou parcialmente, como podem ver na foto, na parte inferior do diapositivo. Descobrimos que, em áreas muito remotas, estas secas estão a ter um impacto muito negativo nas florestas tropicais. Por exemplo, estas, a vermelho, são todas as árvores mortas que morreram na sequência da seca de 2010. Esta área encontra-se na fronteira do Peru e do Brasil, totalmente inexplorada, quase totalmente desconhecida cientificamente.
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.
Pensamos, como cientistas da Terra, que as espécies vão ter que migrar do leste do Brasil, por causa da mudança climática, na direção do oeste, para os Andes e subindo as montanhas para minimizar a sua exposição à mudança climática. Um dos problemas com isso é que os seres humanos estão a destruir o oeste da Amazónia enquanto falamos. Olhem para este corte de 100 km² na floresta, criado pelos mineiros de ouro. Vemos a floresta, a verde, em 3D, e vemos os efeitos da mineração do ouro abaixo da superfície do solo. Obviamente, as espécies não têm para onde migrar num sistema como este.
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.
Se nunca estiveram na Amazónia, deviam lá ir. É sempre uma experiência surpreendente, seja para onde forem. Provavelmente, vão vê-la desta maneira, num rio. Mas o que acontece é que, muitas vezes, os rios escondem o que se está a passar lá atrás na floresta. Voámos por cimo deste mesmo rio, representámos o sistema em 3D. A floresta está à esquerda. Podemos remover a floresta, digitalmente, e ver o que está a acontecer por baixo das copas. Neste caso, encontrámos atividade ilegal de mineração de ouro, longe da margem do rio, como podem ver nestas estranhas marcas que aparecem no ecrã à direita. Estamos a trabalhar com as autoridades para tratar disto e de muitos outros problemas na região.
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.
Assim, para implantar um plano de preservação para estes corredores originais e importantes como o oeste da Amazónia e o corredor da Amazónia andina, temos que começar já a fazer planos explícitos geograficamente. Como podemos fazer isso, se não conhecemos a geografia da biodiversidade da região, se ela é tão desconhecida da ciência? Portanto temos usado a espectroscopia guiada a laser do OAC para criar o primeiro mapa da biodiversidade da floresta amazónica. Aqui vemos dados atuais que mostram diversas espécies, a cores diferentes. Os vermelhos são um tipo de espécie, os azuis são outro, e os verdes são outro ainda. Quando pegamos nisto tudo junto e o dimensionamos a nível regional, temos uma geografia completamente nova de biodiversidade desconhecida antes deste trabalho. Isto diz-nos onde muda a grande biodiversidade de "habitat" para "habitat", e é muito importante porque diz-nos muito sobre os locais para onde as espécies podem migrar e de onde podem migrar, quando o clima muda. São estas as informações cruciais necessárias a quem toma as decisões para desenvolver áreas protegidas no contexto dos seus planos de desenvolvimento regional.
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.
E a terceira e última pergunta é: Como controlamos a biodiversidade num planeta de ecossistemas protegidos? O exemplo com que comecei sobre as caçadas dos leões, foi um estudo que fizemos por detrás da cerca de uma área protegida na África do Sul. A verdade é que grande parte da natureza de África vai continuar a existir no futuro em áreas protegidas como a que mostrei no ecrã, a azul. Isto coloca uma pressão e uma responsabilidade incríveis na gestão de parques. É preciso fazer e tomar decisões que beneficiarão todas as espécies que estão a proteger. Algumas dessas decisões têm grandes impactos. Por exemplo, quanto e onde usar o fogo como uma ferramenta de gestão? Ou, como lidar com grandes espécies, como os elefantes que, no caso de grande aumento da sua população, pode ter um impacto negativo no ecossistema e nas outras espécies. E deixem-me dizer-vos, este tipo de dinâmica tem um papel importante na paisagem. O primeiro plano é uma área com muitos incêndios e muitos elefantes. É uma grande savana aberta, a azul, e só algumas árvores. Assim que cruzamos esta cerca, estamos a entrar na área que tem tido proteção contra o fogo e nenhum elefante: vegetação densa, um ecossistema radicalmente diferente. Num lugar como o Parque Kruger, o rápido aumento da densidade dos elefantes é um verdadeiro problema. Sei que é um assunto sensível para muita gente e não há respostas fáceis para isto. Mas o que é bom é que a tecnologia que desenvolvemos e com que estamos a trabalhar na África do Sul, por exemplo, está a permitir-nos criar um mapa cada árvore da savana, e depois, através de repetidos voos, podemos ver, a vermelho, quais as árvores que estão a ser empurradas por elefantes, como veem na tela, e em que medida isso está a acontecer em diversos tipos de paisagens na savana. É dar aos gestores do parque uma primeira oportunidade para usar estratégias táticas de gestão que são mais diferenciadas e não conduzem aos extremos que acabei de vos mostrar. Assim, a forma como encaramos atualmente as áreas protegidas, é pensar nelas como tendendo para um ciclo de vida, em que temos gestão de fogo, gestão de elefantes, esses impactos na estrutura do ecossistema e depois os impactos que afetam tudo, desde os insetos até aos predadores como os leões. Indo mais além, planeio expandir consideravelmente
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.
o observatório aéreo. Espero colocar a tecnologia em órbita para que possamos controlar o planeta inteiro com tecnologias com esta. Até lá, vão encontrar-me a voar nalgum lugar remoto de que nunca ouviram falar. Quero terminar dizendo que a tecnologia é absolutamente fundamental para controlar o nosso planeta, mas mais importante ainda é a compreensão e a sabedoria para aplicá-la.
Thank you.
Obrigado.
(Applause)
(Aplausos)