Technology can change our understanding of nature.
Технології можуть змінити наше розуміння природи.
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.
Взяти до прикладу випадок із левами. Століттями нам було відомо, що левиці роблять все в пошуках їжі у відкритій савані, а леви не роблять нічого, поки не настане час вечеряти. Можу вас запевнити, що ви про це також чули. Нещодавно я керував операцією з повітряної картографіі у Національному парку Крюґера, що у Південній Африці. Наші працівники надягнули ошийники з GPS на левів та левиць, щоб стежити за ними та відобразити на карті, як виглядає їхня поведінка під час ловів з повітря. Нижня картинка зліва показує, як лев оцінює стадо антилоп для полювання, а права показує так звану ширину зору лева. Це те, наскільки далеко може бачити лев в усіх напрямках, поки його чи її поле зору не загороджує рослинність. І ми зрозуміли, що леви не такі ліниві мисливці, як ми вважали до того. Вони просто використовують іншу стратегію. Левиці полюють у відкритій савані на великій відстані, зазвичай упродовж дня, тоді як леви ховаються у засідці з густої рослинності, найчастіше вночі. Це відео показує реальну ширину зору при полюванні лева - зліва та левиці - справа. Червоний і темніші кольори позначають густішу рослинність, а білий - це широкий відкритий простір. А це ширина зору на рівні очей лева та левиці на полюванні. Раптом з'являється чітке уявлення, за яких умов леви полюють.
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?
Я навів цей приклад з самого початку, тому що він показує, наскільки погано ми знаємо природу. Досі чимало було зроблено для того, щоб призупинити втрату тропічних лісів, проте ліси зникають дуже швидко, як показує червоний колір на цьому слайді. За іронією долі, ми так наполегливо працюємо, але ці території все ще недосліджені. Як ми можемо зберегти те, що ми не розуміємо?
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.
Я глобальний еколог і землезнавець, знаю фізику, хімію, біологію і ще багато інших занудних предметів, але найбільше мене захоплює те, чого ми не знаємо про нашу планету. Тому я створив Повітряну обсерваторію Карнеґі, або ПОК. Можливо вона виглядає, як літак із незвичним завданням - розмалювати карту, але я помістив туди майже тисячу кілограм високотехнологічних сенсорів і комп'ютерів, з якими працюють дуже зацікавлені землезнавці та пілоти. Два наших прилади - унікальні: один називається спектрометр обробки зображення. Він визначає хімічний склад рослин, коли ми пролітаємо над ними. Інший пристрій - це набір лазерів, дуже потужних лазерів, які світяться на нижній частині літака. Вони оглядають екосистему та вимірюють її майже 500,000 разів за секунду у розширенні 3D. Ось зображення моста Золоті ворота у Сан-Франциско, недалеко від мого дому. Хоча ми пролетіли точно над цим мостом, ми змогли зобразити його у 3D, зафіксувавши кольори всього за кілька секунд. Але справжня цінність ПОК - це можливість зафіксувати справжні структурні елементи екосистеми. Ось зображення маленького містечка на березі Амазонки, яке зробили на ПОК. Якщо ретельніше вивчити дані, ми побачимо, наприклад, структуру рослинності та будівель у 3D. Можемо використати хімічні дані для того, щоб з'ясувати, наскільки швидко ростуть рослини, коли ми пролітаємо над ними. Яскраво-рожевий колір показує рослини, які ростуть найшвидше. Ми маємо змогу розглядати біологічне розмаїття так, як ви не могли собі й уявити. Ось як виглядає тропічний ліс, коли ви пролітаєте на ним на повітряній кулі. А ось як ми бачимо тропічний ліс - у калейдоскопічних кольорах, які розповідають про те, як багато видів співіснують один з одним. Але не забувайте, що ці дерева більші за китів, а це означає, що їх неможливо зрозуміти, коли просто проходиш під ними. Тому наші зображення у 3D досліджують все хімічно та біологічно. Не лише те, які рослин живуть у затінку дерев - ми отримуємо інформацію і про інші види, які населяють тропічні ліси.
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.
Я створив ПОК, щоб дати відповідь на дуже суперечливі запитання, на які важко відповісти навіть з таких вигідних позицій як земля чи супутникові датчики. Хочу сьогодні поділитися з вами трьома запитаннями. Перше питання - як ми використовуємо запаси вуглецю в тропічних лісах? Тропічні ліси містять велику кількість вуглецю в деревах, і тому ми мусимо зберегти цей вуглець у лісах, якщо хочемо уникнути подальшого глобального потепління. На жаль, глобальне виділення вуглецю від вирубування лісів дорівнює глобальному секторові перевезень. Це всі кораблі, літаки, потяги та автомобілі разом взяті. Тож зрозуміло, що політики, які ведуть переговори, силкуються зменшити рівень вирубування лісів, але роблять це на таких територіях, які зовсім незнайомі науці. Якщо ви не знаєте, де точно є вуглець, то як ви можете знати, що втрачаєте? По суті, нам необхідно мати високотехнологічну систему обліку. Завдяки нашій системі ми можемо дуже детально побачити запаси вуглецю в тропічних лісах. Червоний колір позначає тропічні ліси із зімкнутою запоною. Також ви бачите ділянки, де вирубують ліс. Вони мають геометричну форму та замальовані жовтим чи зеленим. Це немов розрізаний торт, тільки надзвичайно глибокий. Можна розглянути зображення крупним планом і побачити ліс та дерева одночасно. Найдивовижніше ,що попри висоту польоту над лісом, пізніше, під час аналізу, ми можемо детальніше дослідити вершини дерев, листок за листком, гілку за гілкою, так само як це самотужки роблять інші види, які живуть у тих лісах.
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.
Ми використовуємо технології, щоб дослідити та розробити першу вуглецеву географію у високому розширенні у місцях віддалених, як-от басейн Амазонки, і близьких, як-от Сполучені Штати Америки та Центральна Америка. А тепер запрошую вас у першу подорож великими територіями Перу та Панами, де є вуглець. Кольори будуть змінюватися від червоного до блакитного. Червоним кольором позначені місця, де є великі запаси вуглецю, найбільші ліси, які ви могли собі уявити. Синій колір позначає місця з низьким запасом вуглецю. Знаєте, Перу - це дивовижне місце, яке було зовсім недосліджене з погляду географії вуглецю до сьогодні. Ми можемо перенестися до цієї території на півночі Перу, де знайдено багатющі запаси вуглецю, зафарбовані червоним, або до річки Амазонки чи заплави, які проходять через неї. Можна поглянути на територію, яка була повністю спустошена вирубуванням лісів, позначену блакитним кольором. Оранжевим позначена територія, на якій вирубали ліси. Також ми можемо переміститися до південних Анд, щоб побачити лінію поширення лісів і дізнатися, де закінчується географія вуглецю, коли ми піднімаємось до гірської системи. Також можемо розглянути найбільше болото у західній частині Амазонки. Це водяна країна мрій, схожа на "Аватар" Джима Кемерона. Поглянемо на одну з найменших тропічних країн - Панаму, де рівень вуглецю дуже коливається - від яскраво-червоного до темно-блакитного. На жаль, вуглецю в долинах майже не залишилося. Залишилось те, що ви бачите, на основі великих запасів вуглецю, замальованих червоним і зеленим. Ці запаси знайдені високо в горах. Дуже цікавий виняток можна побачити в центрі екрану. Ця буферна зона навколо Панамського каналу, позначена червоним і жовтим. Влада каналу силою захищає свій вододіл та світову торгівлю. Цей спосіб нанесення запасів вуглецю на карту змінив розвиток політики зі збереження довкілля та природних ресурсів. Це справді збільшує наші шанси врятувати ліси та оминути різноманітні катаклізми.
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.
Друге запитання: як ми можемо підготуватися до кліматичних змін у місцях на кшталт тропічних лісів Амазонки? Можу запевнити вас, що я провів там багато часу, і ми вже спостерігаємо кліматичні зміни. Температура піднімається, що призводить до багатьох посух, до періодичних посух. Значна посуха у 2010 році позначена тут червоним, що вказує на територію завбільшки як Західна Європа. У 2010 Амазонка наскільки обміліла, що навіть її основна течія частково пересохла, як ви бачите на фото внизу слайду. Ми зрозуміли, що в дуже віддалених територіях посухи мають значний негативний вплив на тропічні ліси. Червоним позначені всі сухі дерева, які постраждали від посухи 2010 року. Це територія на кордоні Перу та Бразилії. Вона зовсім не досліджена і майже невідома з наукової точки зору.
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.
Тож ми, як землезнавці, гадаємо, що біологічні види через зміну клімату мігруватимуть зі сходу Бразилії аж на захід Анд, високо в гори, щоб менше піддаватися кліматичним змінам. Одна з проблем полягає в тому, що люди руйнують західний берег Амазонки. Погляньте на цю так звану рану, створену в лісі золотопромисловцями, яка сягає 100 кв.км. Зеленим позначені ліси у 3D. Ми також бачимо наслідки золотопромисловості нижче під ґрунтовою поверхнею. Очевидно,що біологічним видам немає куди мігрувати у такій системі.
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.
Якщо ви ще не були на Амазонці, то вам варто туди поїхати. Хоч куди б ви поїхали, це щоразу надзвичайний досвід. Скоріше за все, ви побачите це так, коли будете пливти по річці. Але зазвичай річки приховують те, що насправді відбувається там, у самій глибині лісу. Ми політали над тією ж річкою, зображаючи систему в 3D. Ліс знаходиться зліва. У цифровій формі ми можемо забрати ліс і побачити, що відбувається у затінку дерев. Ми знайшли сліди нелегальної золотопромисловості, далеко від берегів річки, як видно в цих дивних ямках, які зображені на екрані справа. Не хвилюйтеся, ми вже працюємо з органами влади, щоб розв'язати цю та силу-силенну інших проблем регіону.
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.
Тож для того, щоб об'єднати план збереження цих унікальних коридорів, як-от коридор Західної Амазонки та Амазонки в Андах, ми мусимо негайно почати створювати чіткі географічні плани. Як ми це будемо робити, якщо ми не знаємо географії біологічного розмаїття в регіоні, якщо це ще не досліджувалося науково? Ми використали лазерну спектроскопію з ПОК, щоб уперше нанести на карту біологічне розмаїття тропічних лісів Амазонки. Ось фактична інформація, що позначає різні види різними кольорами. Червоним позначені одні види, блакитним - інші, зеленим - ще одні. І коли це все зібрати докупи і збільшити до регіонального рівня, то виходить зовсім інша географія біологічного розмаїття, яка була досі невідома. Ми бачимо, де відбуваються значні зміни в біологічному різноманітті від ареалу до ареалу, і - щонайважливіше - це багато говорить нам про те, куди і звідки мігруватимуть біологічні види, коли змінюватиметься клімат. Цю важливу інформацію потребують відповідальні особи, щоб розвивати захищені території у рамках планів регіонального розвитку.
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.
Третє і останнє запитання - як ми даємо раду біологічному розмаїттю на планеті з захищеними екосистемами? Спочатку я навів вам приклад полювання на левів. То було дослідження за лінією захищеної території у Південній Африці. Річ у тому, що більша частина природи Африки існуватиме в майбутньому на захищених територіях, позначених блакитним. Тоді управління парку матиме велику відповідальність та опиниться під тиском. Вони мають робити такі вчинки і ухвалювати такі рішення, від яких отримають користь всі види, яких вони захищають. Деякі їхні рішення вже дали значні результати. Наприклад, у якій кількості та де використовувати вогонь як засіб управління? Або як поводитися з такими великими видами, як слони, які, якщо їхня популяція стане завеликою, матимуть негативний вплив на екосистему та на інші види? Хочу сказати, що ці типи динаміки справді позначаються на ландшафті. На передньому плані - район із великою територією у вогні і багатьма слонами: широка савана позначена блакитним, там усього декілька дерев. Коли ми перетинаємо цю лінію огорожі, потрапляємо на територію, яку захищають від вогню, і де зовсім немає слонів: там густа рослинність та зовсім інша екосистема. І в такому місці, як парк Крюґера, збільшення популяції слонів є реальною проблемою. Я знаю, що для багатьох із вас це делікатне запитання, на яке немає простих відповідей. Але добре, що технологія, яку ми створили, і з якою працюємо в Південній Африці, дає нам змогу нанести на карту кожне дерево в савані, а потім, завдяки повторним польотам, побачити, які дерева повалили слони, що показано червоним на екрані, і як часто це відбувається у різних типах ландшафтів у савані. Це надає керівникам парку першу можливість використовувати детальніші стратегії тактичного управління, що не призводять до тих крайнощів, які я вам щойно показав. Ось як ми сьогодні сприймаємо захищені території - ми вважаємо їх колом життя, де ми управляємо пожежами та популяцією слонів і впливаємо на структуру екосистеми, що, своєю чергою, впливає на все - від комах і аж до верхівки ланцюжка - хижаків-левів.
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.
Надалі я планую значно розвинути повітряну обсервацію. Я сподіваюся вивести цю технологію на орбіту для того, щоб з її допомогою ми могли керувати всією планетою. Тоді ви побачите, як я літаю над віддаленими місцями, про які ви ніколи не чули. Я хочу завершити на тому, що використання технології є вирішальним для управління планетою, але найважливіше - це розуміння і його мудре застосування на практиці.
Thank you.
Дякую.
(Applause)
(Оплески)