El vehículo abre nuevas posibilidades para la conservación de los arrecifes
Investigadores de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) han desarrollado un sistema autónomo para localizar y cartografiar zonas de alta biodiversidad en los arrecifes de coral con una precisión sin precedentes, lo que ofrece una nueva y poderosa herramienta para estudiar y proteger algunos de los ecosistemas más valiosos del océano. El trabajo demuestra cómo la combinación de datos de audio y vídeo en un único sistema autónomo puede revelar dónde se concentra la vida marina y por qué.
Los investigadores utilizaron CUREE ( Curious Underwater Robot for Ecosystem Exploration – Robot submarino curioso para la exploración de ecosistemas), un vehículo robótico desarrollado como parte de la Iniciativa de Soluciones para Arrecifes del WHOI, y combinaron las cámaras, los hidrófonos y las potentes computadoras a bordo del CUREE para analizar señales de audio y visuales en tiempo real, lo que le permitió identificar de forma autónoma áreas de mayor actividad biológica con una resolución sin precedentes.
Su trabajo combina diferentes tipos de observaciones —directas (mapeo de la detección de animales mediante audio y vídeo) e indirectas (lo que se puede inferir de los paisajes sonoros ambientales o del comportamiento de las especies centinela)— para identificar dónde es más probable que se encuentren los puntos críticos biológicos.
Este sistema representa un gran avance en la capacidad de identificar, cartografiar y monitorizar la estructura a pequeña escala de la biodiversidad de los arrecifes, un aspecto clave para comprender la salud y la resiliencia de los arrecifes.
«Sabemos que la biodiversidad en los arrecifes no se distribuye de manera uniforme», dijo Seth McCammon, experto en robótica del WHOI y autor principal del estudio.
«Pero hasta ahora, no hemos podido cuantificarlo de forma fiable localizando estos puntos críticos dispersos, cartografiándolos a escala centimétrica y midiendo su nivel real de actividad. Desarrollar esta capacidad será fundamental para que los biólogos comprendan mejor en el futuro la ecología de los arrecifes».
Imagen: (A) CUREE es un pequeño y portátil AUV diseñado para la exploración autónoma de ecosistemas de aguas poco profundas (60). (B) CUREE puede ser desplegado fácilmente por una sola persona desde una pequeña embarcación. (C) Su sistema de detección multimodal incluye cuatro hidrófonos montados en brazos extensibles y cámaras orientadas hacia adelante y hacia abajo para detectar puntos de alta actividad biológica en arrecifes de coral. Crédito: Science Robotics (2026). DOI: 10.1126/scirobotics.adx9939
Los arrecifes de coral, que ocupan menos del 0,01 % del océano, pero albergan aproximadamente una cuarta parte de todas las especies marinas, se encuentran bajo una creciente presión debido al calentamiento del agua, las enfermedades, la sobrepesca y el desarrollo costero. Esta biodiversidad se concentra en puntos críticos localizados: áreas de intensa actividad biológica que son fundamentales para la alimentación, el refugio y la reproducción.
Al analizar los patrones de biodiversidad a escalas submétricas y vincularlos con características del hábitat, como la estructura de los arrecifes, los científicos estarán en mejores condiciones de comprender los procesos que sustentan los ecosistemas de arrecifes.
A diferencia de los estudios de arrecifes tradicionales realizados por buzos entrenados, que son costosos, tienen una limitada cobertura y son potencialmente peligrosos, CUREE puede operar de forma autónoma durante horas seguidas, localizarse con precisión en el arrecife y recopilar conjuntos de datos completos en áreas más extensas y durante períodos más prolongados.
«Eso no significa que CUREE sea un sustituto de la observación humana de un arrecife», dijo Yogesh Girdhar, investigador principal del proyecto y experto en robótica que dirigió el desarrollo de CUREE en el Laboratorio WARP del WHOI. «En cambio, su objetivo es potenciar esas capacidades y hacer cosas que un ser humano simplemente no puede».
Imagen derecha: Modelo generativo para observaciones visuales y acústicas de la actividad biológica en un arrecife de coral. Crédito: Science Robotics (2026). DOI: 10.1126/scirobotics.adx9939
El robot utiliza un novedoso sistema que integra estas múltiples técnicas de detección a través de cuatro comportamientos complementarios: estudios visuales de peces, mapeo acústico, orientación mediante sonido y seguimiento de especies clave que actúan como «centinelas».
En conjunto, estos comportamientos permiten al sistema no solo cartografiar dónde se concentra la biodiversidad, sino también buscar activamente nuevos puntos críticos, incluso en entornos de arrecifes inexplorados y altamente complejos.
En las pruebas de campo realizadas durante tres expediciones entre 2022 y 2024 a un arrecife saludable en las Islas Vírgenes de los Estados Unidos conocido como Joel’s Shoal, el robot identificó sistemáticamente el mismo punto crítico: un área que rodea una gran estructura de coral en forma de pilar.
Los estudios visuales del arrecife, que lleva el nombre de Joel Llopiz, el biólogo de WHOI que lo descubrió y que falleció en enero, revelaron densidades de peces casi 25 veces mayores cerca de la formación en comparación con el resto del arrecife, mientras que los datos acústicos confirmaron una elevada actividad biológica en un área mucho mayor.
En particular, el estudio destaca el potencial de combinar información auditiva y visual bajo el agua. La detección acústica pasiva puede detectar la actividad animal a decenas de metros de distancia, incluso cuando los organismos están ocultos o camuflados, pero el entorno del arrecife es muy ruidoso, lo que dificulta la elaboración de mapas precisos de la actividad biológica utilizando únicamente el sonido.
Las cámaras proporcionan detallada información a nivel de especie, pero solo a corta distancia. Al combinar estos flujos de datos, el robot puede detectar actividad a distancia mediante el sonido y luego verificarla con observaciones visuales de cerca.
«En cierto modo, son casi un complemento perfecto el uno para el otro. La acústica pasiva te da una idea general del entorno, mientras que la visión tiene un alcance limitado, pero ¿Se trata realmente de un flujo de datos rico en información?», dijo McCammon.
Imagen derecha: Descripción general del sitio experimental de Joel’s Shoal. Crédito: Science Robotics (2026). DOI: 10.1126/scirobotics.adx9939
El sistema también puede detectar sonidos biológicos específicos, como el chasquido de las gambas o especies de peces conocidas por emitir llamadas distintivas, lo que le permite navegar directamente hacia áreas de interés sin necesidad de conocer previamente el arrecife. En experimentos controlados, el robot logró rastrear con éxito fuentes de sonido a distancias de hasta 80 metros y converger de forma autónoma en puntos críticos de arrecifes naturales a distancias de 30 metros.
En otra demostración, el robot siguió a una barracuda —un depredador clave para la salud del ecosistema del arrecife— mientras se desplazaba por su entorno para identificar un punto crítico. Los investigadores proponen este método de observación autónoma de los lugares a los que regresa repetidamente la especie centinela, como otra forma de identificar las ubicaciones de importancia ecológica, lo que ofrece información sobre cómo interactúan los depredadores con su entorno.
En última instancia, los investigadores prevén el despliegue global de flotas de estos robots para explorar y monitorear arrecifes que aún permanecen en gran parte inexplorados. Al detectar y caracterizar rápidamente los puntos críticos de biodiversidad, esta tecnología podría ayudar a orientar las decisiones de conservación, priorizar los esfuerzos de protección y rastrear los cambios en los ecosistemas en un océano que se calienta.
«Ante los desafíos sin precedentes que enfrentan los arrecifes de coral, necesitamos métodos más inteligentes y rápidos para comprender dónde persiste la vida y por qué, para que los conservacionistas y los gestores de recursos puedan centrar su atención donde más se necesita», dijo Girdhar. «Los sistemas autónomos como este pueden ayudarnos a encontrar —y proteger— las partes más vitales de estos ecosistemas antes de que sea demasiado tarde».
El trabajo se ha publicado en Science Robotics: Autonomous seeking and mapping coral reef biodiversity hotspots with a multimodal AUV