Em competição internacional, equipe brasileira contribui com inovações que ajudam a desvendar a biodiversidade de florestas tropicais
Pesquisadores atuaram em áreas como robótica, sensoriamento remoto, bioacústica e DNA

Divulgação, Brazilian Team Xprize Rainforest

Segmentação de dossel feita com auxílio de IA para contar árvores e identificar espécies

22 de novembro de 2024, 09:24

Fonte

'Braziliam Team' via Jornal da Unicamp

Publicação Original

Jornal da Unicamp

Áreas

Bioinformática, Biologia, Botânica, Carbono, Ciência Ambiental, Ecologia, Engenharia Florestal, Genômica, Gestão Ambiental, Monitoramento Ambiental, Robótica, Saúde Ambiental, Sensoriamento Remoto, Sustentabilidade, Zoologia

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Resumo

A equipe brasileira que participou da competição internacional Xprize Rainforest ficou em terceiro lugar mundial e contribuiu com várias tecnologias com foco na biodiversidade de florestas tropicais.

A equipe desenvolveu equipamentos e tecnologias envolvendo drones, arranjos de sensores, robótica terrestre, coletores de ramos de árvores, água, serrapilheira e solo projetados para obter amostras de plantas, animais, DNA, imagens e sons para avaliação da biodiversidade.

Uma das maiores iniciativas para mapeamento da biodiversidade das florestas tropicais do mundo, a competição internacional Xprize Rainforest anunciou recentemente os vencedores da disputa que durou cinco anos e envolveu 298 equipes de 70 países.

A equipe brasileira – chamada Brazilian Team –  ficou entre os seis finalistas na primeira fase, ocorrida em Singapura, em 2023, e chegou à final, ficando com a terceira colocação.

A equipe é composta por seis grupos: Robótica, Sensoriamento Remoto, Bioacústica, DNA, Biodiversidade e Insights e conta com mais de 100 colaboradores com conhecimento técnico-científico multidisciplinar (como biólogos, engenheiros, economistas, informatas e advogados), majoritariamente brasileiros, mas também de outros dez países, representando algumas dezenas de instituições nacionais e internacionais.

Foram documentados pela equipe 418 taxa, dos quais 266 foram identificados até o nível de espécie, três das quais sendo possivelmente novas para a ciência.

Também foram registradas interações complexas entre espécies e identificadas aquelas que oferecem serviços ecossistêmicos valiosos para a bioeconomia da floresta.

Os pesquisadores que lideraram os subgrupos do Braziliam Team na competição foram:

  • Dr. Marco Terra, professor da Escola de Engenharia de São Carlos da USP (grupo de Robótica);
  • Simone Dena, bióloga e educadora no Museu de Diversidade Biológica da Unicamp Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) (grupo de Bioacústica);
  • Dr. Paulo Guilherme Molin, professor da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) (grupo de Sensoriamento Remoto);
  • Dra. Carla Martins Lopes, pesquisadora em Genética e Biologia Molecular na ESALQ-USP (grupo de DNA);
  • Dr. Vinicius Castro Souza, professor da USALQ-USP e da Unicamp (coordenador geral do Braziliam Team e do grupo Biodiversidade);

A equipe se esforçou para identificar plantas e animais até o nível taxonômico mais refinado possível, aproveitando essas identificações para análises e insights sobre a biodiversidade local. As descobertas das equipes beneficiarão não apenas o Brasil, mas também países da América Latina, África e Ásia que possuem florestas tropicais em seus territórios

Dr. Vinicius Souza, coordenador da equipe e professor da Escola de Agricultura Luiz de Queiroz da USP (ESALQ-USP)

Soluções inovadoras

O grupo de robótica desenvolveu equipamentos customizados, inovadores e de baixo custo para amostrar a biodiversidade da floresta de forma eficiente, inclusive em áreas de difícil acesso. Também foi desenvolvida uma centrífuga de tubos portátil para processamento de material genético em campo, já em processo de patente.

Mais de mil espécies amazônicas, entre animais e vegetais, tiveram seu DNA sequenciados antes do final da competição, para ajudar nas identificações das espécies durante a final. Nenhuma dessas espécies havia sido sequenciada anteriormente. O grupo de DNA desenvolveu uma série de protocolos de laboratório e análises bioinformáticas para obter sequências de DNA em campo do maior número de espécies no menor tempo possível.

Essas inovações permitiram uma redução de até 90% nos custos de alguns procedimentos moleculares, além de facilitarem a identificação simultânea de espécies de diferentes grupos taxonômicos, a partir de uma única amostra.

O grupo de sensoriamento remoto avançou no desenvolvimento de metodologias inovadoras para quantificar o carbono e a biomassa de florestas, além de mensurar a biodiversidade, tudo integrado em uma plataforma digital batizada de Floreviewer, que recebe e processa os dados e gera relatórios na nuvem.

O grupo também desenvolveu métodos de amostragem autônoma, utilizando drones programados para capturar imagens de árvores de interesse. Com resolução suficiente para observar até as nervuras das folhas, as imagens foram analisadas por algoritmos de Inteligência Artificial (IA) treinados para reconhecer espécies, que foram posteriormente quantificadas e registradas no mapa com sua localização exata na floresta.

O grupo de bioacústica desenvolveu soluções para coleta de gravações de áudio no dossel da floresta, em clareiras e até em ambientes aquáticos.

Foram elaborados protocolos e softwares que utilizam IA para detecção, classificação e identificação automatizada de vocalizações de diferentes grupos animais, como aves, anfíbios, morcegos, primatas, além de sons de insetos.

Além disso, mais de 16 mil gravações de sons de animais foram registradas na Amazônia e utilizadas para treinamento dos algoritmos.

Para organizar as informações de biodiversidade, o grupo de Insights criou a plataforma CESSABR (Contextual Ecosystem Services on Amazon of Brazil), que coleta e categoriza dados sobre usos das espécies e serviços ecossistêmicos que oferecem, desde uso para alimentação e madeira, até serviços de captura de carbono e ecoturismo.

O CESSABR é um banco de dados protótipo com uma lista de 4.996 espécies de flora e 6.290 de fauna da Amazônia brasileira.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Vinicius Castro Souza

Professor da Escola de Agricultura Luiz de Queiroz da USP (ESALQ-USP)

Dr. Marco Terra

Professor da Escola de Engenharia de São Carlos da USP

Simone Dena

Bióloga e educadora no Museu de Diversidade Biológica da Unicamp

Dr. Paulo Guilherme Molin

Professor da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)

Dra. Carla Martins Lopes

pesquisadora em Genética e Biologia Molecular na ESALQ-USP

Instituições Citadas

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Jornal da Unicamp.

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