Для измерения биоразнообразия исследователи уже около 30 лет используют различные методы дистанционного зондирования в дополнение к традиционным полевым исследованиям. Под эгидой ученых UFZ международная группа исследователей представляет текущие возможности, разработки и перспективы дистанционного зондирования в журнале «Экологические индикаторы» и подчеркивает его огромный потенциал в содействии будущим исследованиям биоразнообразия.
Последствия изменения климата проявляются, в частности, в изменении биоразнообразия. Ключевой задачей исследований биоразнообразия является фиксация текущей ситуации, изучение процессов внутри экосистем и выявление возможных изменений и нарушений. «Для этого нам нужны надежные данные о больших площадях и близких периодах времени», - говорит ландшафтный эколог UFZ доктор Анджела Лауш. «Различные методы дистанционного зондирования уже замечательно отвечают этим требованиям». С помощью спутниковых изображений можно, например, определить распространение изучаемых видов растений на основе особенностей их роста, формы листьев, геометрии листьев, фенологии или окраски цветков на больших площадях и во времени. Кроме того, спутники оснащены спектральными датчиками, которые помогают различать и регистрировать виды растений или растительные сообщества на основе их специфических биохимических свойств (хлорофилл, целлюлоза, содержание воды или белка в листьях и т. д.)..
В зависимости от изучаемого вопроса методы дистанционного зондирования обычно различаются по своей способности измерять биологическое разнообразие. При выборе метода всегда необходимо учитывать, может ли датчик дистанционного зондирования реально измерять выбранные ключевые параметры, то есть адекватно ли спектральное, пространственное или временное разрешение для ответа на вопрос и какие выводы можно сделать из этого для биоразнообразия. исследовательская работа. «Заглядывая вперед, важно, чтобы биологи, экологи, географы и специалисты по дистанционному зондированию сотрудничали более тесно, чем это было раньше, и лучше знакомились с дискурсом других», - говорит исследователь биоразнообразия UFZ профессор Йозеф Сеттеле, соавтор. исследования. Черты растений, животных, воды и почвы - это то, что связывает дистанционное зондирование с другими дисциплинами», - добавляет Лауш.
Гиперспектральный спутник EnMAP (Программа экологического картирования и анализа) должен быть запущен в 2018 году и будет предоставлять данные изображения с очень высоким спектральным разрешением. Затем гиперспектральное дистанционное зондирование можно было бы использовать для измерения многих других биохимических параметров, таких как азот, фосфат или содержание воды в тканях листа.«EnMAP значительно улучшит идентификацию видов и растительных сообществ с помощью дистанционного зондирования. Однако самый большой потенциал, предлагаемый гиперспектральным дистанционным зондированием, заключается в измерении процессов и нарушений в экосистемах на больших территориях», - говорит Лауш. «Данные, полученные спутником EnMAP, будут бесплатно доступны для всех пользователей. Поэтому мы, занимаясь исследованиями биоразнообразия, должны быть готовы признать и использовать потенциал спутников нового поколения».
Однако нам все еще потребуются полевые исследования, в ходе которых собираются образцы, регистрируются виды и растительные сообщества и идентифицируются экосистемные процессы, такие как активность фотосинтеза или способность связывать углерод. В отличие от дистанционного зондирования, они представляют собой только местную и временную выборку, а также требуют много времени, затрат и обычно утомительны для оценки. Однако они предоставляют важную информацию, которую невозможно записать с помощью дистанционного зондирования, например, информацию об экологической эффективности, стрессовом поведении и приспособляемости видов и растительных сообществ. Кроме того, они незаменимы для оценки и интерпретации данных дистанционного зондирования. «Одно невозможно без другого», - говорит Лауш. «Биоразнообразие можно измерить более точно, чем раньше, а процессы, включая их изменения и нарушения, нанести на карту в различных пространственных и временных масштабах, объединив исследования на месте и дистанционное зондирование».
Однако с точки зрения практической реализации все еще есть несколько камней преткновения, говорит Лауш. Типичным камнем преткновения является тот факт, что в мире до сих пор очень мало единых стандартов, предназначенных для измерения данных о биоразнообразии. Кроме того, связь между полевыми данными и данными дистанционного зондирования должна быть оптимизирована, чтобы было легче агрегировать большие, сложные и разнородные объемы данных, а данные можно было легко оценивать и передавать в модели.
Ключевым шагом в этом направлении являются так называемые «основные переменные биоразнообразия» (EBV), разработка которых стала возможной благодаря усилиям таких ученых, как Анджела Лауш, и многих ее соавторов по всему миру..