Ανάλυση δεδομένων τηλεπισκόπησης νέας γενιάς για τη χαρτογράφηση της βιοποικιλότητας θηλαστικών σε ένα τροπικό δάσος

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 00:37, 12 Φεβρουαρίου 2019

Ανάλυση δεδομένων τηλεπισκόπησης νέας γενιάς για τη χαρτογράφηση της βιοποικιλότητας θηλαστικών σε ένα τροπικό δάσος

Πρωτότυπος τίτλος: New Generation Remote Sensing Data Analysis for Mammal Biodiversity Richness Mapping in Tropical Rainforest

Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης.

Συγγραφείς: Mohd Rizaludin Mahmud and Mazlan Hashim

Δημοσιεύθηκε: T29th Asian Conference on Remote Sensing 2008, ACRS 2008, Volume: 1

Πίνακας 1. Οι χωρικές παράμετροι, τα τηλεπισκοπικά δεδομένα και ο αλγόριθμος που χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή τους και η αντίστοιχη κατηγορία ετερογένειας ενδιαιτήματος που αντιπροσωπεύουν.

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]

Πίνακας 2. Συντελεστής προσδιορισμού (R²) των χωρικών παραμέτρων σε σχέση με τους δείκτες βιοποικιλότητας (R - Richness, D - Diversity) και αφθονίας (A- Abundance), (α) για την κοινότητα μικρών και μεγάλων θηλαστικών μέσα και έξω από το Pasoh Reserve Forest, (β) για το σύνολο των θηλαστικών μέσα, έξω και σε ολόκληρη την δασική περιοχή.

Λέξεις-Κλειδιά: Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

Εισαγωγή

Πίνακας 3. Συντελεστής προσδιορισμού (R²) και τιμή επιπέδου σημαντικότητας (p-value) για το καταλληλότερο μοντέλο πολλαπλής παλινδρόμησης μεταξύ των χωρικών παραμέτρων και της αφθονίας των ειδών των θηλαστικών εντός και εκτός του Pasoh Reserve Forest.

Τα τροπικά δάση αποτελούν φυσικό βιότοπο για τα δύο τρίτα της χλωρίδας και της πανίδας του πλανήτη. Τα τελευταία χρόνια, η βασική απειλή που αντιμετωπίζουν οφείλεται κυρίως στις εκτεταμένες ανθρώπινες δραστηριότητες, οι οποίες έχουν ως επακόλουθο τη διαταραχή της ισορροπίας των δασικών αυτών οικοσυστημάτων, την καταστροφή ή τον κατακερματισμό των ενδιαιτημάτων τους και την απώλεια πολλών ειδών, συμπεριλαμβανομένων των θηλαστικών. Η εκτίμηση της βιοποικιλότητας τέτοιων περιοχών αποτελεί μία σύγχρονη τάση της έρευνας στην οικολογία, με κύριο στόχο την προστασία των ειδών από την εξαφάνιση. Στην παρούσα μελέτη, παρουσιάζεται ένας έμμεσος τρόπος εκτίμησης της βιοποικιλότητας των τροπικών θηλαστικών με χρήση δορυφορικών τηλεπισκοπικών δεδομένων νέας γενιάς. Οι χωρικές και βιοφυσικές πληροφορίες που αποκτούνται, χρησιμεύουν στην επιλογή συγκεκριμένων περιβαλλοντικών παραμέτρων ώστε να γίνει προσομοίωση των χαρακτηριστικών των ενδιαιτημάτων των συγκεκριμένων ειδών, καθώς και των περιβαλλοντικών τους συνθηκών. Στη συνέχεια, είναι εφικτός ο προσδιορισμός της αφθονίας και του πλούτου των ειδών και ο υπολογισμός του επίπεδου βιοποικιλότητας των θηλαστικών στην περιοχή.

Περιοχή μελέτης

Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε ένα παρθένο πεδινό τροπικό δάσος εντός του φυσικού καταφύγιου Pasoh Forest Reserve (PFR), στην πολιτεία Negeri Sembilan, περίπου 70km νοτιοανατολικά της Κουάλα Λουμπούρ, στην Μαλαισία. Το δασικό καταφύγιο έχει συνολική έκταση 2450 ha, χαρακτηρίζεται από υψηλό ποσοστό φυτικών ειδών τις οικογένειας Dipterocarpaceae και περιβάλλεται από φυτείες φοινικόδεντρων και καουτσουκόδεντρων (Εικόνα 1). Τα θηλαστικά της περιοχής μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερα κύρια δασικά ενδιαιτήματα: στο παρθένο δάσος, στο αναγεννώμενο δάσος (ύστερα από υλοτομία) και σε απομονωμένα δάση μέσα στις φυτείες.

Υλικά και Μέθοδοι

Οι υπερφασματικές δορυφορικές απεικονίσεις ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) και EO-1 Hyperion του PFR αποτελούν τα κύρια πρωτογενή δεδομένα της μελέτης. Πρόσθετες πληροφορίες σε σχέση με το υψόμετρο αποκτήθηκαν από Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (Digital Elevation Model-DEM) βασισμένο σε ισοϋψείς καμπύλες με μεσοδιάστημα 15m. Ενώ η συλλογή των δευτερογενών δεδομένων σε σχέση με την αφθονία των θηλαστικών τις περιοχής έγινε in-situ, με χρήση camera trap σε τέσσερις σταθμούς διαφορετικού δασικού τύπου. Πραγματοποιήθηκαν παρατηρήσεις σε 21 μοναδικές θέσεις και καταγράφηκαν επιτυχώς 27 είδη θηλαστικών (Εικόνα 1). Με βάση τα παραπάνω δεδομένα προέκυψαν 7 χωρικές παράμετροι αντιπροσωπευτικές της ετερογένειας των ενδιαιτημάτων τους, οι οποίες κατηγοριοποιήθηκαν σε σχέση με την πρωτογενή παραγωγικότητα, τη βιομάζα και τα δομικά χαρακτηριστικά του δασικού τοπίου (Πίνακας 1). Για τον προσδιορισμό του επιπέδου της πρωτογενούς παραγωγικότητας χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (Normalized Difference Vegetation Index - NDVI) και ο δείκτης υγρασίας (Moisture Index - MSI) ενώ για το επίπεδο της δασικής βιομάζας χρησιμοποιήθηκαν οι δείκτες ολικής υπέργειας (Total Aboveground Biomass - TAGB) και υπόγειας βιομάζας (Belowground Biomass - BGB). Οι δείκτες βιοποικιλότητας που εξετάσθηκαν για τους τέσσερεις διαφορετικούς τύπους δάσους είναι α) ο δείκτης αφθονίας (αριθμός ειδών σε μια περιοχή), β) ο δείκτης ποικιλότητας (σπανιότητα ειδών μιας βιοκοινότητας) και γ) ο δείκτης ομοιομορφίας (κατανομή των ατόμων ανάμεσα στα είδη). Στη συνέχεια, διερευνήθηκε η σχέση μεταξύ των χωρικών παραμέτρων και των δεικτών βιοποικιλότητας των θηλαστικών με τη μέθοδο της πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης και επιλέχθηκαν τα καταλληλότερα εμπειρικά μοντέλα ώστε χαρτογραφηθεί η βιοποικιλότητα των θηλαστικών σε όλη την επιφάνεια της περιοχής μελέτης.

Εικόνα 2. Χάρτης αφθονίας για τα είδη των θηλαστικών, (α) για όλα τα θηλαστικά στο PFR και την γειτονική περιοχή, (β) για τα μικρά θηλαστικά εκτός PFR, (γ) για τα μεγάλα θηλαστικά εκτός PFR.

Αποτελέσματα & Συζήτηση

Από τους τρεις δείκτες βιοποικιλότητας των θηλαστικών, μόνο ο δείκτης αφθονίας παρουσιάζει ισχυρή συσχέτιση με τους δύο υπερφασματικούς δείκτες βλάστησης (MCARI1, MTVI1) (Πίνακας 2). Οι δύο αυτοί δείκτες βλάστησης στενής ζώνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της αφθονίας τόσο των μεγάλων όσο και των μικρών θηλαστικών σε όλες τις δασικές περιοχές, δίνοντας στατιστικά σημαντικά αποτελέσματα (Πίνακας 3) και το καταλληλότερο εμπειρικό μοντέλο αφθονίας. Ο χάρτης αφθονίας των θηλαστικών για το σύνολο της περιοχής μελέτης και τη γειτονική της περιοχή φαίνεται στην Εικόνα 2. Η επιλογή των κατάλληλων χωρικών παραμέτρων για την ακριβή αναπαράσταση της ετερογένειας των ενδιαιτημάτων των θηλαστικών, η οποία σχετίζεται με την βιοποικιλότητα των ειδών τους, αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους περιορισμούς στη μελέτη των ζώων μέσω τηλεπισκόπησης. Σύμφωνα με την παρούσα μελέτη, για την τοπική εκτίμηση της ετερογένειας ενός ενδιαιτήματος είναι απαραίτητο να διαθέτουμε χωρικές παραμέτρους πολύ μεγαλύτερης κλίμακας, με υψηλή τοπική ευαισθησία και με ισχυρή συσχέτιση με συγκεκριμένα ενδιαιτήματα της βιοκοινότητας των θηλαστικών. Η χρήση παραμέτρων σε σχέση με την κατακόρυφη δασική δόμηση (πυκνότητα θόλων, ύψος δέντρου) ή την ποιότητα της διαθέσιμης τροφής, ίσως εξασφαλίσει καλύτερα αποτελέσματα.

Συμβολή της Τηλεπισκόπησης

Η χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων για την εκτίμηση της βιοποικιλότητας είναι όλο και πιο συχνή, καθώς παρουσιάζει μία σειρά από σημαντικά πλεονεκτήματα: α) παρέχει πληροφορίες για μεγάλες σε έκταση και απομακρυσμένες περιοχές, β) είναι δυνατό να δώσει αποτελέσματα με μεγάλη ακρίβεια, γ) είναι χρονικά και οικονομικά αποδοτική και γ) αποτελεί μία μη καταστροφική μέθοδο προσδιορισμού της βιοποικιλότητας θηλαστικών, καθώς αποφεύγεται η άμεση αλληλεπίδραση με τα ζώα και η όχλησή τους.