Дроны на службе биоразнообразия

Для изучения реакции живых систем на изменение климата необходимо учитывать экологические условия обитания видов. Для большинства организмов (насекомых, рептилий, растений и др.) наблюдения должны проводиться в масштабе около одного сантиметра.

Как проводить измерения окружающей среды в таком мелком масштабе на обширных территориях? Исследователи из IRD и их эквадорские партнеры опубликовали комплексную методологию, сочетающую использование дронов, тепловых сенсоров, картографических и статистических программ. Это важный методологический прорыв для улучшения прогнозирования влияния климата, в частности температурных вариаций, на биоразнообразие.

Дроны, становясь всё доступнее, представляют техническую революцию для сбора научных данных. Это особенно актуально, когда измерения на месте сложно выполнить стандартным оборудованием, или в областях, где спутники и самолеты не обеспечивают такой же гибкости и достаточного пространственного разрешения (в лучшем случае один метр для инфракрасных спутниковых снимков).

3D «тепловые ландшафты»

Несколько недавних исследований задокументировали применение беспилотных летательных аппаратов, в частности для экологических и агрономических исследований. Оснащенные бортовой тепловизионной камерой, они предоставляют данные о локальных температурах в подходящих пространственных и временных масштабах. Однако методологическая основа для обработки этих данных еще не была определена. Именно это предложили исследователи IRD и их эквадорские партнеры в журнале Methods in Ecology & Evolution. Они описывают комплексный «инструментарий» для интеграции изображений с дронов в картографические и статистические программы. В итоге это позволяет получить 3D-реконструкцию рельефа исследуемых зон. Высокодетализированный тепловой ландшафт затем можно наложить на 3D-карты.

Испытания в полевых условиях

Исследовательская группа протестировала эту новую методологию в андских сельскохозяйственных ландшафтах Эквадора. Дроны были оснащены инфракрасной камерой (для записи температуры поверхности) и обследовали картофельные поля, часто подвергающиеся атакам вредителей и болезней (гусениц, тли, грибков). Пролетая на высоте 60 метров над землей, дроны обеспечили точные измерения пространственного распределения температуры поверхности почвы и растений на десятках квадратных метров. Вся операция была выполнена с точностью 1 и 5 сантиметров для визуальных и инфракрасных изображений соответственно!

Улучшение представления микроклиматов

Разрешение, применявшееся ранее для сбора климатических данных, не позволяло полностью учесть условия микроклимата в глобальных климатических моделях. Однако микроклиматы изменяют распределение и реакцию локальных видов на изменение климата. Их неадекватное представление в моделях является серьезным препятствием для изучения и прогнозирования климатических эффектов, в частности на растения и животных.

Изображения, собранные в ходе этого исследования, подчеркивают настоятельную необходимость количественной оценки условий микроклимата в соответствии с релевантными пространственными масштабами. Они показали, что тип культуры и стадия ее роста значительно изменяют температуру и экологические условия в полях, а следовательно, и динамику, и ареал распространения популяций сельскохозяйственных вредителей (таких как кукурузная моль или долгоносики).