Βιοποικιλότητα

Από RemoteSensing Wiki

• Βιοποικιλότητα και τηλεπισκόπιση

Γενικά Η μέτρηση της πολυπλοκότητας των ειδών (στα ημι) φυσικά περιβάλλοντα είναι χρονοβόρα και ακριβή. Θα προσπαθήσουμε να συνοψίσουμε τις τεχνικές τηλεπισκόπησης που αναπτύσσονται για τη χαρτογράφηση και τον έλεγχο της βιοποικιλότητας της βλάστησης. Είναι δυνατό να προβλεφθεί η αφθονία ειδών σε μια περιφερειακή κλίμακα που χρησιμοποιεί NDVI που προέρχεται από τους δορυφόρους NOAA, και αυτή η σχέση είναι μοναδική. Επιπλέον, οι παράμετροι κλίματος, είναι καλύτεροι προάγγελοι της αφθονίας ειδών από χρήση NDVI μόνο. Βιοποικιλότητα

Βιολογική ποικιλομορφία ορίζεται ως η διαφοροποίηση μεταξύ των ζώντων οργανισμών από όλες τις πηγές συμπεριλαμβανομένων μεταξύ άλλων, των επίγειων, θαλασσίων, και άλλων υδρόβιων οικοσυστημάτων, και τα οικολογικά συγκροτήματα των οποίων είναι μέρος. Αναλυτικότερα, περιλαμβάνει την ποικιλομορφία μέσα στα είδη, μεταξύ των ειδών, και των οικοσυστημάτων. Όπως ο κόσμος διαβίωσης εξετάζεται συνήθως από την άποψη των ειδών, η βιολογική ποικιλομορφία χρησιμοποιείται συνήθως ως συνώνυμο της ποικιλομορφίας ειδών, και ιδιαίτερα του πλούτου των ειδών , το οποίο είναι ο αριθμός ειδών σε μια περιοχή ή έναν βιότοπο (Groombridge, 1992). Η εξήγηση των προτύπων της ποικιλομορφίας ειδών στο επίπεδο ειδών είναι ένα από τα πιό σύνθετα προβλήματα στην οικολογία επειδή η ποικιλομορφία είναι συνήθως η έκβαση πολλών συμβαλλόμενων παραγόντων, των οποίων η σημασία ποικίλλει στην χωρική και χρονική κλίμακα. Η σχέση μεταξύ της ποικιλομορφίας και της παραγωγικότητας έχει αποτελέσει το αντικείμενο μιας από μακρού υφιστάμενης συζήτησης στην οικολογία. Η υπόθεση της παραγωγικότητας προβλέπει ότι όταν οι πόροι είναι άφθονοι και αξιόπιστοι, τα είδη εξελίσσονται με επιθυμητά χαρακτηριστικά, επιτρέποντας περισσότερα είδη ανά περιοχή μονάδων. Στην τελευταία δεκαετία το NDVI είναι συναφές με τη διανομή τόσο των φυτικής όσοκαι της ζωικής ποικιλομορφίας ειδών. Εντούτοις, τα εμπειρικά στοιχεία δείχνουν ότι η υψηλότερη παραγωγικότητα μπορεί να είναι είτε αρνητικά είτε θετικά συσχετισμένη με την αφθονία ειδών. Στην πραγματικότητα, σε πολλά συστήματα ένα μονομερές σχέδιο συναντάται, με την υψηλότερη αφθονία ειδών σε ενδιάμεσα επίπεδα παραγωγικότητας, πάνω από το σημείο των ειδών κεντρικής τάσης, η αφθονία μειώνεται καθώς η παραγωγικότητα αυξάνεται, ενώ κάτω από το σημείο των ειδών κεντρικής τάσης η αφθονία αυξάνεται όσο και η παραγωγικότητα. Διάφορες εξηγήσεις αυτού του προφανούς παράδοξου έχουν παρουσιαστεί, αλλά καμία θεωρία δεν έχει γίνει αποδεκτή από τους οικολόγους που να την επιβεβαιώνει. Το NDVI έχει σχετιστεί με το NPP σε ευρείες χωρικές κλίμακες. Η αλυσίδα των σχέσεων από NDVI σε NPP και από NPP στην αφθονία ειδών ενθάρρυνε τη διερεύνησει σχέσης που θα μπορούσε να καθιερωθεί μεταξύ NDVI και της αφθονίας ειδών. Οι διάφορες μελέτες έχουν δείξει ότι το NDVI ενσωματώνει την επιρροή των κλιματολογικών μεταβλητών και άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων. Αυτό προτάσει ότι το NDVI είναι καλύτερος προάγγελος του NAPP και σε σύγκριση με τους κλιματολογικούς δείκτες, μπορεί να αποκαλύψει ισχυρότερη σχέση με την ποικιλομορφία ειδών. Δεδομένου ότι το NDVI ενσωματώνει την επιρροή των κλιματολογικών μεταβλητών και των περιβαλλοντικών παραγόντων όπως την εδαφολογική γονιμότητα, υποτίθεται ότι το NDVI θα πρόβλεπε καλύτερα την ποικιλομορφία ειδών από ότι τις κλιματολογικές μεταβλητές. Η χωρική ετερογένεια είναι μια άλλη δημοφιλής υπόθεση για να εξηγήσει το σχέδιο της αφθονίας ειδών. Η υπόθεση ετερογένειας δηλώνει ότι τα ποικιλόμορφα οικοσυστήματα υποστηρίζουν τις πλουσιότερες συναθροίσεις των βιολογικών ειδών έναντι των απλών οικοσυστημάτων. Οι τιμές του NDVI, που ορίζονται για παράδειγμα ως η σταθερή απόκλιση μέγιστου NDVI, πρέπει να αφορούν την ετερογένεια των βιότοπων, και να έχουν μια θετική σχέση με την αφθονία ειδών των θηλαστικών και των φυτών.

Το NDVI είναι βασισμένο στις φασματικές ιδιότητες της πράσινης βλάστησης που αντιπαραβάλλεται με το εδαφολογικό υπόβαθρό του. Αυτός ο δείκτης έχει βρεθεί για να παρέχει ένα ισχυρό σήμα βλάστησης και μια καλή φασματική αντίθεση από τα περισσότερα υλικά υποβάθρου. Το NDVI είναι ένα μέτρο που προκύπτει με τη διαίρεση της διαφοράς μεταξύ των near-infrared και της μέτρησης της κόκκινης ανάκλασης με το άθροισμά τους. Το NDVI παρέχει ένα αποτελεσματικό μέτρο της φωτοσυνθετικά ενεργούς βιομάζας. Το NDVI έχει αποδειχθεί να συσχετίζεται καλά με τις μεταβλητές κλίματος συμπεριλαμβανομένων των βροχοπτώσεων σε ένα ευρύ φάσμα περιβαλλοντικών συνθηκών. Το NDVI μπορεί επομένως να αντιπροσωπεύσει την ολοκλήρωση των κλιματολογικών μεταβλητών σε μια δεδομένη θέση και χρόνο.

Η εθνική ωκεάνεια και ατμοσφαιρική διοίκηση(NOAA) κατέχει στοιχεία που έχουν χρησιμοποιηθεί στη διαχρονική παραλλαγή εγγράφων της βλάστησης στην Σαχάρα της Αφρική. Αν και τα στοιχεία AVHRR-NDVI είναι κανονικά χαμηλού χωρικού ψηφίου (1km στην καλύτερη περίπτωση, αλλά πιό χαρακτηριστικά 7.6 km), κατέχουν ένα εντυπωσιακά υψηλό χρονικό ψήφιο. Οι εικόνες είναι συνήθως κάθε δέκα ημέρες ή ανά μήνα. Παρέχουν έτσι μια πολύ αποτελεσματική πηγή για την εξέταση των διαχρονικών κλιματολογικών παραλλαγών. Οι ετήσιες αλλαγές στη βλάστηση μπορούν να λάβουν τη μορφή αλλαγών στη χωρική διανομή της διασποράς, ή μπορούν να περιλάβουν τις διαφορές στην κυριαρχία ειδών από χρόνο σε χρόνο.

Η διαχρονική παραλλαγή του μέγιστου NDVI μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αξιολογήσει εάν η κάλυψη βλάστησης κατά τη διάρκεια διάφορων ετών είναι πραγματικά σταθερή σε μια περιοχή, ή ιδιαίτερα μεταβλητή. Παραδείγματος χάριν, ο υπολογισμός της σταθερής απόκλισης για διάφορα έτη περιγράφει τη μεταβλητότητα της κάλυψης βλάστησης για ένα εικονοκύτταρο εικόνας AVHRR-NDVI. Τα εικονοκύτταρα με τις αποκλίσεις υψηλών προτύπων αντιστοιχούν στις περιοχές με τις μεγάλες παραλλαγές στη σύνθεση και την αύξηση βλάστησης. Τέτοιες περιοχές είναι πιθανό να έχουν τους διαφορετικούς βιότοπους που μπορούν να υποστηρίξουν τις πλουσιότερες συναθροίσεις των ειδών. Εντούτοις, υπάρχουν πολυάριθμα παραδείγματα των κοινοτήτων με υψηλή ποικιλομορφία ειδών σε περιβάλλοντα με μεγάλη παραλλαγή στη σύνθεση και την αύξηση βλάστησης που είναι απρόβλεπτα, ασταθή ή συχνά διαταραγμένα. Ο μακρινά αισθανμένος δείκτης δεν είναι καλύτερος προάγγελος της αφθονίας ειδών από τους ενσωματωμένους κλιματολογικούς δείκτες. Αυτό είναι αντίθετο προς την αρχική προσδοκία και έρχεται σε αντίθεση με την καθιερωμένη λογοτεχνία. Το κλιματολογικό μοντέλο είναι πιό προβλεπόμενο από το NDVI στις περιοχές με μια σειρά βροχοπτώσεων μεταξύ 200 και 1300 χιλ. για το ξηρότερο μέρος της κλίσης βροχοπτώσεων (1000mm)η διαφορά δεν είναι σημαντική. Η διαφορά στην ποικιλία εξηγείται από τα δύο πρότυπα που ερευνώνται με την αναθεώρηση της λογοτεχνίας που αφορούσε NDVI και κλιματολογικές μεταβλητές NAPP. Αυτή η παρατήρηση υποστηρίζεται από διάφορες μελέτες που αφορούν την αφθονία ειδών NDVI. Οι περισσότερες από αυτές τις μελέτες έχουν εκθέσει τους χαμηλότερους συσχετισμούς μεταξύ της αφθονίας φυτών ή μαστοφόρων ειδών και NDVI.