Спутниковый мониторинг биоразнообразия становится реальностью
Глобальная оценка биоразнообразия требует постоянного сбора данных об изменениях в растительном мире. Исследователи из Цюрихского и Монреальского университетов показали, что сообщества растений можно надежно отслеживать с помощью спектроскопии изображений, что в будущем станет возможным со спутника. Это открывает путь к глобальному мониторингу биоразнообразия почти в реальном времени.
Мониторинг биоразнообразия из космоса возможен со спутника
Анна Швайгер из Лабораторий дистанционного зондирования Университета Цюриха (UZH) и Этьен Лалиберте из Университета Монреаля показали, что биоразнообразие растений в экосистемах — от арктической тундры до тропических лесов — можно достоверно оценить с помощью спектрометрии изображений.
Имитирующие спектрометры измеряют отражательную способность света в диапазоне от видимого до коротковолнового инфракрасного спектра. Спектры отражения растений определяются их химическими, анатомическими и морфологическими характеристиками. «Растения со схожими признаками, а также близкородственные виды, как правило, имеют схожие спектры отражения», — объясняет Швайгер.
Использование отраженного света для оценки характеристик растений
Текущее исследование, опубликованное в Nature Communications, основано на работе ученых над метриками спектрального разнообразия. Их индексы рассчитывают спектральные вариации среди отдельных растений внутри сообществ (альфа-разнообразие) и между сообществами в пределах региона (бета-разнообразие).
Данные для исследования поступили из Национальной сети экологических обсерваторий (NEON). Спектрометр NEON, установленный на исследовательских самолетах, обеспечивает разрешение пикселя 1x1 метр.
Расчеты показали, что обнаружение альфа-разнообразия зависит от размера растений. В лесах с сомкнутыми кронами и крупными деревьями спектральное разнообразие лучше соответствовало наземным данным, чем в открытых ландшафтах с мелкими травянистыми растениями. Спектральное бета-разнообразие надежно фиксировало различия в составе растительных сообществ во всех изученных экосистемах при разрешении 20x20 метров, что соответствует размеру пробных площадок NEON.
Мониторинг глобального биоразнообразия в режиме, близком к реальному времени
Европейское космическое агентство (ESA) и NASA разрабатывают спутниковые спектрометры изображений. Они предназначены для съемки всей поверхности Земли примерно каждые 16 дней с разрешением около 30x30 метров на пиксель. Результаты исследования показывают, что эти данные позволят обнаруживать изменения в экосистемах по мере их возникновения.
«Наше исследование поможет эффективно и надежно определять изменения в составе растительных сообществ со спутника в обозримом будущем. Это облегчит целевые полевые кампании для оценки причин и последствий изменений экосистем», — говорит Анна Швайгер. По ее словам, глобальный мониторинг биоразнообразия почти в реальном времени теперь становится достижимым.