Τηλεπισκόπηση των ζώων
Από RemoteSensing Wiki
Πρόοδος στη Φυσική Γεωγραφία:
Τηλεπισκόπηση των ζώων
Συγγραφείς: Thomas W. Gillespie
Πηγή: Gillespie, T. W. (2001). Remote sensing of animals. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 25(3), 355–362.[1]
Λέξεις κλειδιά: βιογεωγραφία, διατήρηση, θαλάσσια περιβάλλοντα, μετανάστευση, τηλεπισκόπηση, δορυφορική παρακολούθηση, επίγεια περιβάλλοντα.
Σύνοψη
Η βελτιωμένη ακρίβεια και ευστοχία του εντοπισμού ζώων μέσω δορυφόρων, έχει σημαντική επίδραση στην ποσοτικοποίηση βιογεωγραφικών μοτίβων μεγάλης κλίμακας για μια ποικιλία κατηγοριών ταξινόμησης, με σημαντικές επιπτώσεις για τη διατήρηση και τη διαχείριση των φυσικών πόρων. Αυτό το άρθρο εξετάζει μια έρευνα που διεξήχθη από το 1995 έως το 1999 για να προσφέρει μια επισκόπησης της προόδου της τηλεπισκόπησης των μετακινήσεων των ζώων, τόσο στο χερσαίο όσο και στο θαλάσσιο περιβάλλον και να εντοπίσουν τάσεις, αρκετά υποσχόμενες, για τη βιογεωγραφική έρευνα στον εικοστό πρώτο αιώνα. Η τηλεπισκόπηση των ζώων από δορυφόρους παρέχει μια νέα μέθοδο για τη δοκιμή ορισμένων βιογεωγραφικών υποθέσεων που σχετίζονται με τη μετανάστευση και μπορεί να εντοπίσει έναν αριθμό περιβαλλοντικών συσχετισμών που αφορά την κατανομή των ειδών. Η παρακολούθηση μικρότερων ειδών και οι αυξήσεις του μεγέθους του δείγματος είναι βέβαιο ότι θα συμβούν, καθώς το μέγεθος και το κόστος του πομπού θα συνεχίσουν να μειώνονται την επόμενη δεκαετία. Οι γεωγράφοι μπορούν να συμβάλλουν σημαντικά στην κατανόηση του τρόπου διασποράς και κατανομής των ειδών, συνδυάζοντας σε πραγματικό χρόνο και αρχειοθετημένα, παγκόσμια και περιφερειακά σύνολα δεδομένων με υπάρχοντα δεδομένα από προηγούμενες μελέτες και μελλοντικά ερευνητικά έργα. Μόνο τέσσερις μελέτες χρησιμοποίησαν δεδομένα GIS ή εικόνες με τηλεανίχνευση σε αυτή την ανασκόπηση, ενώ οι υπόλοιπες μελέτες ανέφεραν ότι χρησιμοποίησαν απλά ψηφιακά γραφήματα γραμμής χωρών, την τοπογραφία, τα χερσαία και θαλάσσια σύνορα.
Εισαγωγή
Η δορυφορική παρακολούθηση των ζώων άρχισε στις αρχές της δεκαετίας του 1970, όταν ετικέτες βάρους 5-11 κιλά, με ακρίβεια 5 χιλιομέτρων, συνδέθηκαν με μεγάλα θηλαστικά (Kenward, 1987). Στα τέλη της δεκαετίας του 80’, αναπτύχθηκαν ακροδέκτες πομπού πλατφόρμας που θα μπορούσαν να συνδεθούν με μικρότερα θηλαστικά και πτηνά. Τα σήματα από αυτούς τους πομπούς παραλήφθηκαν από τη σειρά Tiros N των Εθνικών Δορυφόρων Ωκεανικής και Ατμοσφαιρικής Διοίκησης (National Oceanic and Atmospheric Administration ,NOAA) που αναμεταδίδονται σε σταθμούς εδάφους σε πραγματικό χρόνο. Οι ακροδέκτες πομπού πλατφόρμας στα τέλη της δεκαετίας του 80’ και στις αρχές της δεκαετίας του 90’ ζυγίζουν από 1,5 έως 1,7 kg με ακρίβεια περίπου 1 χιλιομέτρου (Messier, 1992). Πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις στο μέγεθος τσιπ, στο μέγεθος και τη διάρκεια της μπαταρίας, καθώς και ένας αυξημένος αριθμός δορυφόρων και επίγειων σταθμών οδήγησε σε πομπούς που ζυγίζουν μεταξύ 20 και 30 g και είναι ικανοί να εντοπίζουν είδη σε απόσταση 150 μέτρων (Argos, 2000). Η βελτιωμένη ακρίβεια στην παρακολούθηση των ζώων μέσω δορυφόρων, έχει επηρεάσει σημαντικά την ποσοτικοποίηση μεγάλης κλίμακας βιογραφικών προτύπων για μια ποικιλία κατηγοριών ταξινόμησης, με σημαντικές επιπτώσεις στη διατήρηση και διαχείριση φυσικών πόρων. Σε αυτό το άρθρο, επανεξετάζω την έρευνα που διεξήχθη από το 1995 έως το1999 για να κατατεθεί μια επισκόπηση των προόδων στην τηλεπισκόπηση των κινήσεων και των μεταναστεύσεων των ζώων τόσο στο χερσαίο, όσο και στο θαλάσσιο περιβάλλον και να εντοπίσω πολλά υποσχόμενες τάσεις για τη βιογεωγραφική έρευνα στον εικοστό πρώτο αιώνα.
Χερσαία Περιβάλλοντα:
Οι παραδοσιακές μέθοδοι παρακολούθησης των μετακινήσεων και των μεταναστεύσεων χερσαίων ζώων, έχουν χρησιμοποιήσει ραντάρ, ζώνης και πολύ υψηλής συχνότητας (VHF) ραδιοτηλεμετρίας. Το ραντάρ Doppler χρησιμοποιήθηκε από τη δεκαετία του 1950 για να μελετήσει τη μετανάστευση των πτηνών και έχει αποδειχθεί ότι δίνει μια πρόβλεψη όσον αφορά την ταχύτητα, την κατεύθυνση και το ύψος πτήσης των πτηνών, ειδικά για μεγάλα σμήνη εποχιακών μεταναστών (Eastwood, 1967). Ωστόσο, το ραντάρ δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό μιας μονάδας ενός είδους και μια ανάλυση των μετακινήσεων των πτηνών μπορεί να περιπλέκεται από το ποσό της υγρασίας, του καπνού και της σκόνης στην ατμόσφαιρα (Cohn, 1999). Οι ζώνες πουλιών έχoυν καταληφθεί για περισσότερο από έναν αιώνα και σήμερα υπάρχουν πάνω από 1000 αδειοδοτημένες ζώνες πουλιών μόνο στις ΗΠΑ, όπου συγκεντρώνονται κατά μέσο όρο 1,2 εκατομμύρια πουλιά κάθε έτος (Gauthreaux, 1996, Weidensaul, 1999). Παρατηρήσεις και ανακλήσεις ζωνών των πτηνών, παρείχαν στους επιστήμονες πληροφορίες σχετικά με τις διαδρομές μετανάστευσης, στοιχεία για το μέγεθος και τη τοποθεσία της φωλιάς. Ωστόσο, η χρονική και χωρική ανάλυση των δεδομένων ζώνης πουλιών είναι σχετικά χαμηλά, με ποσοστό ανάκτησης για μικρά πτηνά μικρότερο από 2% και υδρόβια πτηνά μικρότερο από 15%. Η έλευση του επίγειου VHF-ραδιοεντοπισμού τη δεκαετία του 1960 επέτρεψε στους επιστήμονες να παρακολουθούν τις μετακινήσεις ειδών και το μέγεθος των καταφυγίων τους σε ακτίνα τουλάχιστον 50 έως 300 τετραγωνικών χιλιομέτρων (Kenward, 1987). Η παρακολούθηση VHF έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την παρακολούθηση μέσω δορυφόρου επειδή μπορεί να καταγράψει την τοποθεσία ενός είδους σε απόσταση ελάχιστων μέτρων και μπορεί να εφαρμοστεί σε περιοχές με πυκνή κάλυψη σκιάς όπως τα τροπικά δάση. Τα πλεονεκτήματα της δορυφορικής τηλεμετρίας είναι ότι μόλις συνδεθεί ο πομπός, ο ερευνητής δεν χρειάζεται να εκτελέσει εκτεταμένο τριγωνισμό πεδίου και είναι ευκολότερο να μελετήσει μεγαλύτερο εύρος ειδών, που διασχίζουν τα διεθνή σύνορα.
Θαλάσσια Περιβάλλοντα:
Η παρακολούθηση των μετακινήσεων των ζώων σε θαλάσσια περιβάλλοντα ήταν πάντα προβληματική πριν την εμφάνιση της δορυφορικής τηλεμετρίας, όπου οι πληροφορίες, σχετικά με τις μετακινήσεις και τις μεταναστεύσεις των ειδών, συλλέγονταν μέσω άμεσων παρατηρήσεων από την ακτή, από σκάφη και αεροπορικές έρευνες. Οι έρευνες σκαφών και αεροσκαφών εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την οπτική τοποθέτηση ειδών κοντά στην ακτή και τη βοήθεια κλειδιών ή ετικετών για την ταυτοποίηση ατόμων (Garner, 1999). Έρευνες σκαφών και αεροσκαφών παρέχουν σημαντικά στοιχεία για την αφθονία και τη διανομή σε τοπική χωρική κλίμακα. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι παρέχουν περιορισμένα χωρικά και χρονικά δεδομένα. Οι μεγαλύτερες εναέριες έρευνες συλλέγουν δεδομένα μέσω transect line (διατέμνουσα γραμμή) που καλύπτουν λιγότερο από 1000 τετραγωνικά χλμ. και εκτελούνται γενικά το καλοκαίρι,διότι δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν με κακές καιρικές συνθήκες (Sagar and Weimerskirch, 1996, Wilson, 1996, Garner, 1999). Πριν την έλευση του δορυφορικού εντοπισμού σχεδόν όλα τα οικολογικά δεδομένα και τα δεδομένα διανομής των θαλάσσιων πουλιών συλλέγονταν από έρευνες επί ξηράς κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγικής περιόδου. Η απευθείας παρατήρηση των τόπων αναπαραγωγής παρείχε στοιχεία σχετικά με την αφθονία, αλλά ήταν δύσκολη η παρακολούθηση ή η συλλογή δεδομένων σχετικά με τη μετακίνηση των ειδών στη θάλασσα πέρα από τα απλά δεδομένα της διάρκειας του ταξιδιού για την αναζήτηση τροφής (Weimerskirch, 1999).
Προοπτικές:
Η τηλεπισκόπηση των ζώων με δορυφόρο, παρέχει μια νέα μέθοδο για τη δοκιμή μιας σειράς βιογεωγραφικών υποθέσεων που έχουν να κάνουν με τη μετανάστευση και τον εντοπισμό ορισμένων περιβαλλοντικών συσχετισμών που σχετίζονται με τις κατανομές των ειδών. Η παρακολούθηση μικρότερων ειδών και οι αυξήσεις του μεγέθους του δείγματος θα συμβούν εφόσον το μέγεθος του πομπού και το κόστος θα συνεχίσει να μειώνεται την επόμενη δεκαετία. Επί του παρόντος, οι πομποί είναι εξοπλισμένοι με αισθητήρες που συλλέγουν ακουστικά δεδομένα, περιβαλλοντικούς αισθητήρες που μετρούν τη θερμοκρασία, το υψόμετρο, την υγρασία και ψηφιακές κάμερες βάρους 2 g (Seegar, 1996, Cohn, 1999).Οι γεωγράφοι μπορούν να συμβάλλουν σημαντικά στην κατανόηση του τρόπου διασποράς και κατανομής των ειδών συνδυάζοντας ενεργά και αρχειοθετημένα παγκόσμια και περιφερειακά σύνολα δεδομένων με ήδη υπάρχοντα δεδομένα από προηγούμενες μελέτες και μελλοντικά ερευνητικά έργα. Μόνο τέσσερις μελέτες σε αυτήν την κριτική χρησιμοποίησαν GIS δεδομένα ή εικόνες που ανιχνεύονται από απόσταση, ενώ τα εναπομένοντα άρθρα που εξετάστηκαν χρησιμοποίησαν απλά ψηφιακά γραφήματα γραμμών χωρών, τοπογραφίας, χερσαίων και θαλάσσιων συνόρων. Υπάρχει ένας σεβαστός αριθμός μεγάλων χρονικών και χωρικών δεδομένων που έχουν αρχειοθετηθεί για κλιματικές, ωκεανογραφικές και χερσαίες μεταβλητές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τέτοια ερευνητικά έργα (Perry, 1998, Donoghue, 1999, Lillesand and Kiefer, 2000). Δεδομένα σχετικά με τη θερμοκρασία, την βροχόπτωση και την κάλυψη σύννεφων θα μπορούσαν να προσδιορίσουν τις επιπτώσεις των κλιματικών μεταβλητών στις μετακινήσεις των ειδών, συμπεριλαμβανομένων των επιδράσεων από κλιματικά φαινόμενα όπως το El Niño. Ωκεανογραφικές μεταβλητές, όπως η θερμοκρασία της επιφάνειας της θάλασσας, η πρωτογενής παραγωγικότητα και η ποιότητα του νερού, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη της κατανομής των θαλάσσιων ζώων και των συσχετίσεων μεταξύ των μετακινήσεων των ειδών. Οι δείκτες της παγκόσμιας βλάστησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό των συσχετισμών με την εποχιακή διασπορά, ενώ σε περιφερειακό επίπεδο, η χρήση εδάφους υψηλής ανάλυσης, η κάλυψη του εδάφους και οι τύποι οικοτόπων θα μπορούσαν να εντοπίσουν τις προτιμήσεις ενδιαιτημάτων και τις οδούς και τους φραγμούς μετανάστευσης. Αυτές οι φυσικές γεωγραφικές μεταβλητές, όταν συνδυάζονται με δορυφορικά δεδομένα παρακολούθησης, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την δοκιμή ισχυρών υποθέσεων σχετικά με τις μετακινήσεις και τις μεταναστεύσεις των ειδών.
