Αναδυόμενες όψεις των εργαλείων τηλεπισκόπησης σε μελέτες επικονίασης

Από RemoteSensing Wiki

Πρωτότυπος Τίτλος: Emerging Vistas of Remote Sensing Tools in Pollination Studies

Συγγραφείς: V. Krishnasamy, R. Sundaraguru, U. Amala

Πηγή: Sociobiology 66(3): 394-399 (September, 2019) [1]

Εισαγωγή

Η πληθυσμιακή μείωση των μελισσών είναι μια παγκόσμια κρίση που επηρεάζεται αρνητικά από την αδιάκριτη χρήση φυτοφαρμάκων, την απώλεια φυσικών ενδιαιτημάτων τους, την εξάπλωση επιβλαβών οργανισμών και παθογόνων παραγόντων αλλά και επεμβατικών ειδών. Οι μέλισσες είναι μια σημαντική ομάδα επικονιαστών που διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην επικονίαση, φρούτων και σπόρων των οικονομικά σημαντικών γεωργικών καλλιεργειών (Kremen et al., 2007). Η εξασφάλιση αυτών των ουσιωδών και πολύτιμων υπηρεσιών επικονίασης από τις μέλισσες είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη της επισιτιστικής ασφάλειας, της διατήρησης της βιοποικιλότητας στα αγρο-οικοσυστήματα. Στο άρθρο αυτό εξετάζεται η χρήση εργαλείων τηλεπισκόπησης για την κατανόηση των υπηρεσιών οικοσυστήματος που παρέχονται από τους επικονιαστές μελισσών.

Χρήσεις τηλεπισκόπησης στη μελέτη επικονίασης

Ραδιο-τηλεμετρία στην ανίχνευση μελισσών

Για την επίτευξη της τεχνητής επικονίασης, είναι αναγκαία η μελέτη των φωλιών των μελισσών έτσι ώστε να κατασκευαστούν παρόμοια ελεγχόμενα περιβάλλοντα. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν σε πολλές έρευνες η ανίχνευση μελισσών μέσω δορυφορικών ραντάρ, των οποίων όμως η αποτελεσματικότητα επηρεάζεται άμεσα από την παρουσία βλάστησης και γενικότερα εμποδίων που μπλοκάρουν το σήμα (Chapman et al., 2011), ή και από την σκίαση (Giles, 2001). Για τον λόγο αυτό, πιο αποτελεσματική είναι η τοποθέτηση μικροτσιπ όπως τα RFID (Radio Frequency Identification) στο σώμα μελισσών (ιδαίτερα των κοινωνικών μελισσών) έτσι ώστε να παρακολουθείται η κίνησή τους χωρικά και χρονικά. Τα τσιπ αυτά πρέπει βέβαια να είναι πολύ μικρού μεγέθους και κατασκευασμένα αναλογικά με το βάρος των μελισσών έτσι ώστε να μην επηρεάζουν το πέταγμά τους.

Μελετώντας την συμπεριφορά συλλογής τροφής των μελισσών

Υπάρχουν διάφορες τεχνικές τηλεπισκόπησης που χρησιμοποιούνται για την παρατήρηση των μελισσών κατά την διαδικασία συλλογής τροφής. Μέσω λέιζερ (συστήματα LiDAR) ενισχύεται η χαρτογράφηση πληθυσμών και της μετανάστευσης αυτών συναρτήσει των μεταβολών στη βλάστηση. Επιπλέον μπορούν να μελετηθούν χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος και σχήμα των μελισσών, η συχνότητα φτερουγίσματος (Chapman et al., 2011). Ακόμη, διαχρονικά δεδομένα τοπίων βοηθούν στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η φαινολογία των καλλιεργειών επηρεάζει την αφθονία και την ποικιλομορφία των επικονιαστών μελισσών σε ένα δεδομένο περιβάλλον. Σημαντικό επίσης είναι πως η τηλεπισκόπηση προσφέρει παρακολούθηση κινήσεων μεγάλης κλίμακας δίχως μεροληψία του παρατηρητή.

Χαρτογράφηση εδάφους μέσω δορυφορικών ψηφιακών απεικονίσεων

Οι μέλισσες προτιμούν για να τραφούν περιοχές με μεγάλη αφθονία σε λουλούδια αφού μεγαλύτερη ποικιλία πόρων συνεπάγεται αύξηση αποδοτικότητας στη συλλογή τροφής. Η χαρτογράφηση λοιπόν του εδάφους προσφέρει γνώση για τα κριτήρια των μελισσών στην επιλογή ενδιαιτήματος αλλά και βοήθεια στους μελισσουργούς να μετατρέψουν περιοχές μέσα σε αυτό σε περιοχές αναζήτησης τροφής. Εργαλεία που συνεισφέρουν σε αυτό είναι αεροφωτογραφίες ή δορυφορικές εικόνες (σε χωρική και χρονική κλίμακα) που εξηγούν τις δισδιάστατες εικόνες κάλυψης μιας περιοχής, με στόχο την εκτίμηση καταλληλότητας αυτής για την αξιοποίηση της για επικονίαση (Strand et al., 2008; Newton et al., 2009).

Χαρτογράφηση εκτάσεων λουλουδιών με μη επανδρωμένα εναέρια συστήματα

Η διαφοροποίηση του γεωργικού τοπίου είναι ζωτικής σημασίας στη διατήρηση των εγχώριων επικονιαστών για την προστασία των οικοσυστημικών υπηρεσιών τους (Landis, 2017). Είναι επίσης πλέον γνωστό πως η ποσότητα, η ποικιλία των άγριων λουλουδιών και η περίοδος άνθισης συσχετίζονται άμεσα με επισκέψεις επικονιαστών (Tuell et al., 2008). Συνεπώς, η ποσοτικοποίηση των αγριολούλουδων σε μεγάλες εκτάσεις είναι αναγκαία για την ανάπτυξη στρατηγικών σχεδίων διατήρησης των επικονιαστών. Μέχρι στιγμής για την χαρτογράφηση της βλάστησης γινόταν χρήση δορυφορικών απεικονίσεων που όμως έχουν αρκετά μειονεκτήματα: μικρή χωρική ανάλυση, περιορισμένη χρήση οπτικών αισθητήρων κατά τη διάρκεια συννεφιασμένων καιρικών συνθηκών, αργή διάδοση δεδομένων, υψηλό κόστος απεικόνισης και καθυστερημένη λήψη αρχικής εικόνας σε περίπτωση μη ευαίσθητων αισθητήρων. Τα προβλήματα αυτά ξεπεράστηκαν με τη χρήση με επανδρωμένων εναέριων συστημάτων (UAVs), τα οποία με συνδυασμό αισθητήρων και λογισμικών επεξεργασίας εικόνας βοηθούν στην αναγνώριση και ταξινόμηση των λουλουδιών έτσι ώστε να προβλεφθεί η εμφάνιση και η αφθονία των επικονιαστών (Lino et al., 2011). Παραδείγματα χαρακτηριστικών της βλάστησης που μπορούν να μετρηθούν και αφορούν τη δυνατότητα επικονίασης είναι το πρασίνισμα και μαύρισμα της βλάστησης (Nightingale et al., 2008), χρονικές μεταβολές του δείκτη NDVI μιας περιοχής κ.ά. (Zhang et al., 2007).

Πρόβλεψη επικονίασης μέσω εργαλείων τηλεπισκόπησης

Επειδή η επίσκεψη των μελισσών σε άνθη δεν συνεπάγεται απαραίτητα και επιτυχή επικονίαση, καθίσταται αναγκαίος ο χειροκίνητος έλεγχος των ανθών από ανθρώπους ο οποίος όμως επηρεάζει την κινητικότητα των μελισσών και την κατάσταση των ανθών. Τα συστήματα TLS (Terrestrial Laser Scanning) παράγουν αλγόριθμους για την κατανόηση των τρισδιάστατων δομών των φυλλωσιών που είναι ένα μέτρο της δομής βλάστησης και ενός φυτικού επιθέματος σε ένα δεδομένο οικοσύστημα για επιτυχή επικονίαση (Malhi et al., 2018). Διαχρονικές δορυφορικές απεικονίσεις μπορούν να μετρήσουν την πυκνότητα βλάστησης και την εμφάνιση επικονιαστών κοντά σε στοχευμένα λουλούδια σε μια χρονική περίοδο. Αυτή η αυτοματοποιημένη απεικόνιση της πυκνότητας επικονιαστών θα μπορούσε να συσχετιστεί με τη φαινολογία ανθοφορίας για να προβλέψει τους ρυθμούς επίσκεψης των μελισσών που με τη σειρά τους θα μπορούσαν να επικυρωθούν με χρήση οπτικών μετρήσεων επικονιαστών (Suetsugu & Hayamizu, 2014).

Εντοπισμός επεμβατικών ειδών

Τα επεμβατικά είδη εξωτικών μελισσών αποτελούν πιθανή απειλή στην ιθαγενή πανίδα μελισσών μέσω ανταγωνιστικού εκτοπισμού, εξάπλωσης παθολογικών νόσων κ.ά, με αποτέλεσμα την καταστροφή της εγχώριας ποικιλίας σε είδη μελισσών (Freitas et al., 2009). Η ανίχνευση λοιπόν επεμβατικών ειδών σε ένα οικοσύστημα είναι αναγκαία για την αποτροπή της εισόδου τους στην ιθαγενή πανίδα και της εξάπλωσής παράσιτων και παθογόνων που κουβαλούν. Ένα σημαντικό παράδειγμα είναι η καταγραφή της δημιουργίας των «Αφρικανοποιημένων μελισσών (hybridized African honeybees - AHB)» και της εξάπλωσής τους σε παγκόσμια κλίμακα, αλλά και των συνεπειών που αυτή επέφερε.

Συμπέρασμα

Η χρήση εργαλείων τηλεπισκόπησης καθιστά πολύ εύκολη τη μελέτη μεταβολών στις χρήσεις γης που προκαλούνται από ανθρωπογενείς παράγοντες και επηρεάζουν σημαντικά τους πληθυσμούς επικονιαστών, ενώ είναι αναγκαία ειδικά σε περιπτώσεις που η μελέτη με άλλες τεχνικές επηρεάζει το δείγμα και τη μελετούμενη φυσική διαδικασία. Υπάρχει λοιπόν ζωτική ανάγκη για τη συνεργασία ειδικών της επικονίασης και της τηλεπισκόπησης για την εξέλιξη της επιστήμης στην παρακολούθηση των επικονιαστών κατά τη συγκομιδή τροφής, με σκοπό τη διατήρηση και αξιοποίησή τους.

Αναφορές

1. Chapman, J.W., Drake, V.A., & Reynolds, D.R. (2011).Recent insights from radar studies of insect flight. Annual Review of Entomology, 56:337-56.

2. Freitas, B.M., Imperatriz-Fonseca, V.L., Medina, L.M., Kleinert, A.M.P., Galetto, L., Parra G.N., & Euan, J.J.E.Q.(2009). Diversity, threats and conservation of native bees in the Neotropics. Apidologie, 40:332-46.

3. Giles, P.T. (2001). Remote sensing and cast shadows in mountainous terrain. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 67(7):833-839.

4. Kremen, C., Williams, N.M., Aizen, M.A., Gemmill-Herren, B., LeBuhn, G. & Minckley, R. (2007). Pollination and other ecosystem services produced by mobile organisms: a conceptual framework for the effects of land-use change. Ecology Letters, 10:299-314.

5. Landis, D.A. (2017). Designing agricultural landscapes for biodiversity-based ecosystem services. Basic and Applied Ecology, 18: 1-12.

6. Lino, A.C.L., Sanches, J., Moraes, G., Dias-Tagliacozzo, I.,Augusto, F., Lima, B. & Nascimento, T.S. (2011). Flower classification supported by digital imaging techniques. Journal of Information Technology in Agriculture, 4: 1-6.

7. Malhi, Y., Jackson, T., Patrick Bentley, L., Lau, A., Shenkin, A., Herold, M., Calders, K., Bartholomeus, H. & Disney, M.I.(2018). New perspectives on the ecology of tree structure andtree communities through terrestrial laser scanning. Interface Focus, 8: 20170052. doi: 10.1098/rsfs.2017.0052.

8. Newton, A.C., Hill, R.A., Echeverria, C., Golicher, D., Rey, Benayas, J.M., Cayuela L., & Hinsley, S.A. (2009). Remote sensing and the future of landscape ecology. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 33:528-46.

9. Nightingale, J.M., Esaias, W. E., Wolfe, R.E., Nickeson, J.E., & Ma, P.L. (2008). Assessing Honey Bee Equilibrium Range and Forage Supply using Satellite-Derived Phenology. In Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2008. IGARSS2008. IEEE International (Vol. 3, pp. III-763). IEEE.

10. Strand, E.K., Vierling, L.A., Smith, A.M.S., & Bunting, S.C. (2008). Net changes in aboveground woody carbon stock in western juniper woodlands, 1946–1998. Journal of Geophysical Research, 113:1-13.

11. Suetsugu, K., & Hayamizu M. (2014). Moth floral visitors of the three rewarding Platanthera orchids revealed by interval photography with a digital camera. Journal of Natural History, 48:1103-1109.

12. Tuell, J.K., Fiedler, A.K., Landis, D., & Isaacs, R. (2008).Visitation by wild and managed bees (Hymenoptera: Apoidea) to Eastern U.S. Native plants for use in conservation programs. Environmental Entomology, 37: 707-718.

13. Zhang, X., Tarpley, D. & Sullivan, J. (2007). Diverse responses of vegetation phenology to a warming climate. Geophysical Research Letters: 34, doi: 10.1029/2007GL031447.