Από RemoteSensing Wiki

Πρότυπος Τίτλος : Remote sensing of lichens with drones for detecting dinosaur bones

Συγγραφείς : Brian J. Pickles, Caleb M. Brown, Sean Herridge-Berry, Cameron R. Martin, Melissa Dergousoff, Teri Gilmar, Phil R. Bell and Derek R. Peddle

Πηγή : [1]

Η τηλεπισκόπηση αποτελεί ολοένα και σημαντικότερο εργαλείο στη γεωλογία και την παλαιοντολογία, επιτρέποντας τη συλλογή δεδομένων μεγάλης κλίμακας χωρίς άμεση επιτόπια παρέμβαση. Πρόσφατη έρευνα κατέδειξε ότι οι λειχήνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έμμεσοι φασματικοί δείκτες απολιθωμάτων σπονδυλωτών, ιδίως δεινοσαύρων, στη δυτική Βόρεια Αμερική, συνδέοντας τη βιολογία, την παλαιοντολογία και την τηλεπισκόπηση.

Οι λειχήνες είναι συμβιωτικοί οργανισμοί με έντονη οικολογική παρουσία σε σταθερά, ανόργανα υποστρώματα. Ορισμένα είδη με έντονη πορτοκαλί χρωστική αποικίζουν προτιμησιακά απολιθωμένα οστά, λόγω της αλκαλικής τους σύστασης, της πορώδους δομής και της ικανότητας συγκράτησης υγρασίας. Η στενή συσχέτιση μεταξύ λειχήνων και απολιθωμένων οστών δημιουργεί μια βιολογική υπογραφή που μπορεί να ανιχνευθεί φασματικά από απόσταση.

Εικόνα 1 : (A) Φωτογραφία μικτού πανιδικού οστεοφόρου κοιτάσματος (BB 209) στο Dinosaur Provincial Park (DPP), η οποία δείχνει εκτεταμένη αποικιοποίηση από λειχήνες σε δύο εκτεθειμένα οστά άκρων αδρόσαυρου (λευκά βέλη), ενώ απουσιάζει από το περιβάλλον ίζημα (2005). (B) Φωτογραφία του οστεοφόρου κοιτάσματος Centrosaurus (BB 43) στο DPP πριν από την ανασκαφή, που παρουσιάζει εκτεταμένη αποικιοποίηση από λειχήνες σε πολυάριθμα επιφανειακά εκτεθειμένα οστά δεινοσαύρων (1979).

Οι λειχήνες παρουσιάζουν χαρακτηριστικά φασματικά προφίλ που τις διακρίνουν από γεωλογικά υποστρώματα όπως ψαμμίτες, σιδηρόλιθοι και ιζήματα. Συγκεκριμένα:

• εμφανίζουν χαμηλή ανακλαστικότητα στο μπλε τμήμα του ορατού φάσματος (400–500 nm),
• και αυξημένη ανακλαστικότητα στο εγγύς και βραχύ υπέρυθρο (NIR–SWIR).

Αντίθετα, τα απολιθωμένα οστά δεν παρουσιάζουν φασματική διαφοροποίηση από το περιβάλλον ίζημα, γεγονός που καθιστά τις λειχήνες κρίσιμους ενδιάμεσους στόχους τηλεπισκόπησης.

Εικόνα 2 : Διάγραμμα φασματικής αντανακλαστικότητας των κύριων συστατικών του περιβάλλοντος των ερημοποιημένων εκτάσεων της Alberta, συμπεριλαμβανομένων των πετρωμάτων, των λειχηνών και των απολιθωμάτων.

Η ανίχνευση λειχήνων πραγματοποιήθηκε μέσω αποστολών με μη επανδρωμένα αεροσκάφη (Remotely Piloted Aircraft Systems – RPAS), εξοπλισμένα με πολυφασματικούς αισθητήρες. Οι εικόνες αποκτήθηκαν από χαμηλό ύψος (περίπου 30 m), επιτυγχάνοντας πολύ υψηλή χωρική ανάλυση (~2,5 × 2,5 cm ανά εικονοστοιχείο). Η ταξινόμηση των δεδομένων βασίστηκε σε μη επιβλεπόμενους αλγορίθμους, οι οποίοι εντόπισαν αποτελεσματικά τις φασματικές υπογραφές των λειχήνων και, κατ’ επέκταση, πιθανούς απολιθωματοφόρους στόχους.

Εικόνα 3 : Εικόνα από τα RPAS του μικτού πανιδικού οστεοφόρου κοιτάσματος, στην περιοχή του DPP, η οποία λήφθηκε 30m πάνω από την επιφάνεια της Γης. Στις εικόνες Ε και F γίνονται αντιληπτά τα εικονοστοιχεία (2.5 x 2.5 cm). Τα μπλε εικονοστοιχεία απεικονίζουν την ανίχνευση των οστών απολιθωμένων δεινοσαύρων που έχουν αποικιστεί από λειχήνες, μέσω της φασματικής ταξινόμησης

Η έρευνα οδήγησε στην ανάπτυξη νέων φασματικών δεικτών ειδικά σχεδιασμένων για την ανίχνευση λειχήνων. Οι δείκτες αυτοί μπορούν να εφαρμοστούν τόσο σε δεδομένα πολύ υψηλής ανάλυσης όσο και σε εικόνες χαμηλότερης χωρικής ανάλυσης από εναέρια ή δορυφορικά συστήματα. Επιπλέον, τα φασματικά προφίλ των λειχήνων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως endmembers σε φασματική ανάλυση μειγμάτων (spectral mixture analysis), επιτρέποντας την ανίχνευση λειχήνων ακόμη και σε επίπεδο υποεικονοστοιχείου.

Η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης στην παλαιοντολογική έρευνα επιτρέπει:

• ταχύτερη αναγνώριση απολιθωματοφόρων περιοχών,
• στοχευμένη επιτόπια έρευνα,
• μείωση του κόστους και του χρόνου ανασκαφών,
• και βελτιωμένη χαρτογράφηση δυσπρόσιτων ή εκτεταμένων περιοχών.

Η μέθοδος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε ημίξηρα τοπία με περιορισμένη βλάστηση, όπως τα badlands της Αλμπέρτα, αλλά δυνητικά εφαρμόσιμη και σε άλλες απολιθωματοφόρες περιοχές παγκοσμίως.

Η χρήση λειχήνων ως τηλεπισκοπικών δεικτών απολιθωμάτων αναδεικνύει τον διεπιστημονικό χαρακτήρα της σύγχρονης έρευνας, συνδέοντας τη βιολογία, τη γεωλογία, την παλαιοντολογία και την τηλεπισκόπηση. Παράλληλα, καταδεικνύει ότι σύγχρονες οικολογικές διεργασίες μπορούν να αξιοποιηθούν για την ανίχνευση αρχαίων γεωλογικών και βιολογικών καταλοίπων.