Χαρτογράφηση λειτουργικών φυτικών ομάδων σε υποαλπικές λιβαδικές εκτάσεις του ευρύτερου Καυκάσου
Από RemoteSensing Wiki
Αρχικός Τίτλος: Mapping Plant Functional Groups in Subalpine Grassland of the Greater Caucasus
Συγγραφείς: Anja Magiera, Hannes Feilhauer, Rainer Waldhardt, Martin Wiesmair and Annette Otte
Ηλεκτρονική διέυθυνση: https://www.jstor.org/stable/90020672
Πίνακας περιεχομένων |
Εισαγωγή
Τα αλπικά λιβάδια ανά το παγκόσμιο χαρακτηρίζονται από έναν πλούτο ενδημικών φυτών τα οποία όμως επηρεάζονται αρνητικά από φυσικές διεργασίες, την διάβρωση λόγω αλλαγής χρήσεων γης, την υποβάθμιση της γης, την ανθρώπινη δραστηριότητα (γεωργία, κτηνοτροφία) κ.α. Βέβαια οι μέθοδοι καλλιέργειας της γης με μη χρήση οργανικών λιπασμάτων είναι ακόμα ένας λόγος που οδηγεί στον αφανισμό της ιδιαίτερης χλωρίδας. Τα ορυκτά λιπάσματα και συγκεκριμένα αυτά του ορυκτού αζώτου και φωσφόρου επέφεραν τις μεγαλύτερες αλλαγές στην σύνθεση της χλωρίδας στις καλλιεργούμενες περιοχές ανά τον κόσμο ομογενωποιώντας πολλές από αυτές με αποτέλεσμα να έχουμε λιγότερα ενδημικά είδη. Όσον αφορά την περιοχή μελέτης, η οποία είναι η περιοχή Kazbegi στον Καύκασο δεν παρατηρούνται αυτές οι συνέπειες καθώς εκεί η γεωργία υπήρξε παραδοσιακή χωρίς ορυκτά λιπάσματα. Επομένως η περιοχή είναι πλούσια σε χλωρίδα η οποία έχει άμεση σχέση με την τοπογραφία και τις συγκεκριμένες χρήσεις γης που υπάρχουν εκεί. Γενικά χαρακτηρίζεται από πυκνή και κατακόρυφη βλάστηση με ένα βαθύ ριζικό σύστημα το οποίο προστατεύει από το αλπικό έδαφος από διαβρώσεις. Η μελέτη είχε στόχο να διερεύνηση την λειτουργικότητα των φυτικών ομάδων ως προς την διατήρηση του οικοσυστήματος και την προστασία των εδαφών από διαβρώσεις. Ξέροντας πως η περιεκτικότητα των βοσκοτόπων σε όσπρια είναι στενά συνδεδεμένη με την ικανότητά τους να διορθώσουν το άζωτο, το οποίο επηρεάζει περαιτέρω το ριζικό σύστημα καθώς και την παραγωγή βιομάζας και την φυτοκάλυψη, κάτι που αμβλύνει την διάβρωση, διερευνήθηκε ποιες άλλες ομάδες όπως τα χόρτα και τα βότανα έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά. Κάτι που παρέχει χρήσιμες γνώσεις για την διαχείριση των αλπικών λιβαδιών και των βοσκότοπων. Επομένως διερευνήθηκε η δομή και η σύσταση των βοσκότοπων και στη συνέχεια χαρτογραφήθηκε η λειτουργικότητα των φυτικών ομάδων.
Η περιοχή μελέτης
Απότομες πλαγιές και ένα σκληρό ηπειρωτικό κλίμα χαρακτηρίζουν την οροσειρά του Μεγάλου Καυκάσου. Το κλίμα της κοιλάδας είναι σχετικά ηπειρωτικό, με μακρά, δροσερά καλοκαίρια και χειμώνες με χαμηλό χιόνι. Η μέση ετήσια η θερμοκρασία είναι 4,78 ° C, με μία παραγωγική περίοδο 5-6 μηνών. Η μέση ετήσια βροχόπτωση ανέρχεται σε 806 χιλιοστά. Το υπόβαθρο της περιοχής μελέτης περιλαμβάνει ιουρικά ιζήματα (πήλινα σχιστόλιθο), τεταρτογενή ηφαιστειακά πετρώματα (ανδεσίτης και δακτύλιο) και τεταρτοταγείς πυροκλαστικές αποθέσεις και υδατικά ιζήματα. Οι κύριοι τύποι εδάφους στο υψηλότερο μέρος των πλαγιών είναι ρηχές λεπτωσόλες, που χρησιμοποιούνται κυρίως ως λιβάδια. Το τοπίο χαρακτηρίζεται από μεγάλους, χαμηλής παραγωγικότητας, βοσκότοπους. Οι χορτολιβαδικές εκτάσεις των βόρειων πλαγιών παρουσιάζουν μια σχετικά υψηλή βιομάζα, αλλά χαρακτηρίζονται συχνά από μη βρώσιμα είδη φυτών.
Μεθοδολογία και Ανάλυση
Με επιτόπιο έλεγχο μίας περιοχής μεταξύ έξι οικισμών έγινε καταγραφή της σύστασης της καλλιεργήσιμης γης όσον αφορά τα είδη φυτών που υπάρχουν. Επίσης έγινε και καταγραφή της χέρσας γης και των βραχωδών εκτάσεων. Έγινε χρήση φασματομετρικών δεδομένων υπερφασματικού πεδίου, πολυφασματικών δορυφορικών απεικονίσεων και τοπογραφικών δεδομένων για καταγραφή και χαρτογράφηση των χόρτων, των βοτάνων και των λαχανικών. Τα υπερφασματικά δεδομένα παρέχουν μεγαλύτερη πληροφορία για καταγραφή φασματικών χαρακτηριστικών. Στα μέσα Ιουλίου του 2014, περίοδος με υψηλά ποσοστά βιομάζας, καταγράφηκαν φασματικές υπογραφές της βλάστησης στην περιοχή μελέτης με χειροκίνητο εξοπλισμό. Το εύρος κάλυπτε από 325-1075 mm του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Οι μετρήσεις πάρθηκαν το μεσημέρι και οι καιρικές συνθήκες ήτανε αίθριες με καθαρό ουρανό και πολύ μικρό ποσοστό νεφοκάλυψης.
Συζήτηση
Οι υπό εξέταση ορεινές χορτολιβαδικές εκτάσεις έδειξαν μία δομή βλάστησης που απαντάται σε μη γονιμοποιημένες ορεινές εκτάσεις. Τα τρία είδη βλάστησης που εξεταστήκανε, βότανα, χόρτα και όσπρια βρίσκονται σε μεγαλύτερο ποσοστό αφθονίας σε σχέση με αυτά της κεντρικής Ευρώπης. Τα ποσοστά της χλόης ήταν σημαντικά υψηλότερα σε αντίθεση με την κεντρική Ευρώπη που έχουν σχεδόν αφανιστεί από την εντατική γεωργία. Ο πλουραλισμός στα υποείδη κάθε κατηγορίας από τις τρεις εξεταζόμενες αποδίδεται στην χαμηλής έντασης γεωργία και την απουσία χρήσης ορυκτών λιπασμάτων. Όποτε είναι κρίσιμο να διατηρηθούν οι παραδοσιακές πρακτικές. Από την άλλη όμως κυρίως στις νοτιοανατολικές πλαγιές όπου παρατηρείται διάβρωση και χαμηλής ποιότητας εδαφών η βλάστηση παρουσιάζεται φτωχότερη. Διαπιστώθηκε πως οι σπαρμένες εκτάσεις με χαμηλή χλόη σε συνδυασμό με την βιομάζα παραμόρφωσαν την σχέση μεταξύ δεικτών βλάστησης και της περιεκτικότητας τους στα διάφορα είδη χορταρικών και λαχανικών. Οι δείκτες βλάστησης και οι τοπογραφικές μεταβλητές, ειδικότερα η Τρίτη διάσταση και η καμπυλότητα του πεδίου, βελτίωσαν την ποιότητα του παραγόμενου μοντέλου των πολυφαμσατικών δεδομένων. Έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων της μοντελοποίησης για την πρόβλεψη PFG με HR και προσομοίωση πολυφασματικών δεδομένων για τη δοκιμή του δυναμικού της υπερφασματικής απεικόνισης για τη μοντελοποίηση των PFG. Χρησιμοποιώντας το πεδίο ανασυνδυασμού (resampled field), τα φασματομετρικά δεδομένα ελαχιστοποίησαν τις επιδράσεις της διαφοράς φωτισμού στις διαχρονικές συγκρίσεις. Έτσι αποφεύχθηκαν οι ανακρίβειες. Η χρήση διάφορων απεικονίσεων από δορυφόρο είτε από επίγεια καταγραφή πάντα δίνει διαφορετικές ποιότητες. Τα υπερφασματικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης είχαν ελάχιστο πλεονέκτημα και κρίνονται κοστοβόρα. Η μελέτη θα μπορούσε να βελτιωθεί με την χρήση απεικονίσεων του Sentinel 2 διότι είναι διαθέσιμα 3 κανάλια του red edge, 2 του εγγύς υπέρυθρου και 2 ακόμα εγγύς υπέρυθρου με μικρό μήκος κύματος. Κάτι που θα βοηθούσε στην καταγραφή της βλάστησης. Το πρόβλημα όμως σε σχέση με το RapidEye είναι η χωρική ανάλυση η οποία δεν προσφέρει μεγάλη λεπτομέρεια.
Συμπεράσματα
Τα ορεινά βοσκοτόπια της περιοχής Kazbegi εμφανίζουν μια μοναδική σύνθεση με υψηλή περιεκτικότητα σε είδη βοτάνων και οσπρίων διατηρώντας μία τυπική δομή βλάστησης. Η παραγωγή χαρτών κάλυψης εδάφους χόρτου, βοτάνων, οσπρίων θα μπορούσαν συνεπώς να βοηθήσουν στην ανάπτυξη και τη οικονομική και οικολογική διαχείριση των βοσκοτόπων και των χρήσεων γης σε τέτοιες εκτάσεις με μεγάλο πλούτο φυτικών ειδών. Βέβαια το μοντέλο έχει περιθώρια βελτίωσης με την μελέτη των περιοχών σε βραχύ κύματα του εγγύς υπέρυθρου.
