Μια νέα προσέγγιση για τον εντοπισμό hotspots θαλάσσιων πτηνών μέσω ανίχνευσης χλωροφύλλης Α με τη χρήση τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Μια νέα προσέγγιση για τον εντοπισμό hotspots θαλάσσιων πτηνών μέσω ανίχνευσης χλωροφύλλης Α με τη χρήση τηλεπισκόπησης
New approach for using remotely sensed chrophyll a to identify seabird hotspots
Συγγραφείς: Robert M. Suryan, Jarrod A. Santora, William J. Sydeman
Πηγή: [[1]]
Abstract
Οι δορυφορικές εικόνες που απεικονίζουν την συγκέντρωση chlorophyll a (chl a) παρέχουν την μοναδική ολιστική προσέγγιση της παραγωγικότητας στα θαλάσσια οικοσυστήματα παγκοσμίως, ωστόσο, η χρησιμότητά του για την κατανόηση και την πρόβλεψη της κατανομής των αρπακτικών ανώτερου τροφικού επιπέδου παραμένει διφορούμενη. Η υπόθεση αυτής της μελέτης είναι πως οι τηλεπισκοπικές μετρήσεις της chl a μέσα σε μια δεκαετία μπορούν να προβλέψουν τις κινήσεις των θαλάσσιων πουλιών και την κατανομή τους, παρέχοντας πληροφορίες για τα «hotspots» . Προκειμένου να ελεγχθεί αυτή η υπόθεση αναπτύχθηκε μια χρονικά και χωρικά σαφής μέτρηση διακύμανσης της chl a που δικαιολογεί μέχρι και διπλάσια διακύμανση (90%) στις κατανομές των θαλασσοπουλιών, σε σχέση με τον μέσο όρο των τιμών της chl a στο μοντέλο του Ρεύματος της Καλιφόρνια. H συγκεκριμένη μέτρηση διακύμανσης της chl a, δηλαδή η συχνότητα του δείκτη κορυφώσεων της χλωροφύλλης (FCPI), ποσοτικοποιεί την συχνότητα των ανωμαλιών στην chl a που ξεπερνά την τυπική απόκλιση 1 από τον μέσο όρο, σε σχέση με το χωρικό μοντέλο για το οικοσύστημα. Χρησιμοποιώντας την FCPI αναγνωρίστηκαν τοποθεσίες με υψηλή chl a, μια ανωμαλία που επιμένει ανάμεσα σε βιοτόπους που παρουσιάζουν σημαντική ετερογένεια από την Βρετανική Κολομβία στον Καναδά έως την Baja California στο Μεξικό.
Εισαγωγή
Η δορυφορική τηλεπισκόπηση είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την μέτρηση, παρακολούθηση και εκτίμηση της ποιότητας και ποσότητας των βιολογικών πόρων (Hardman-Mountford et al.,2008). Αν και η πρωτογενής παραγωγικότητα μπορεί να εξαχθεί από δορυφορικά δεδομένα η αναγωγή αυτών των δεδομένων σε δευτερογενή ή τριτογενή παραγωγικότητα ή o καθορισμός των χωρικών και χρονικών διακυμάνσεων της βιολογικής δραστηριότητας, από αυτά τα δεδομένα, έχει οδηγήσει σε ανάμικτα δεδομένα (Worm et al.2005, Block et al.,2011). Σε αυτήν την κατεύθυνση ο σκοπός ήταν ο σχεδιασμός και η εφαρμογή μιας μέτρησης, μεγάλης κλίμακας, για την πρωτογενή παραγωγικότητα μέσα στο Σύστημα του Ρεύματος της Καλιφόρνια (CCS) που μπορεί να καθορίζει περιοχές με αυξημένη τροφική μεταφορά και συνεπώς σχετίζεται με ανώτερους θαλάσσιους θηρευτές. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από έρευνες πλοιαρίων για παρακολουθήσεις πληθυσμών θαλασσοπουλιών σε δυο διαφορετικές περιοχές και χρονικές περιόδους. Επίσης έγινε παρακολούθηση μέσω δορυφόρου του είδους Phoebastria albatrus, που συναντάται στο μεγαλύτερο μέρος του CCS, ως μοντέλο για δυνητικές σχέσεις καταναλωτή με την νέα μέτρηση chl a.
Υλικά και Μέθοδοι
Το CCS είναι ένα υψηλά παραγωγικό παραγωγικό σύστημα ρεύματος στον Βόρειο Ειρηνικό Ωκεανό και είναι καλά μελετημένο μέσω τηλεπισκόπησης. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα 9 χρόνων σε μηνιαία βάση από Ιανουάριο του 1998 μέχρι Δεκέμβριο του 2006, για την συγκέντρωση chl a από το SeaWiFS ((http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/ SeaWiFS) για τον χαρακτηρισμό της πρωτογενούς παραγωγικότητας και της ανθεκτικότητας της χλωροφύλλης. Για την κατανομή των πληθυσμών των ψαροπουλιών χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από δυο περιοχές του CCS, τον κόλπο Farallones (GOF) στις ακτές τις κεντρικής Καλιφόρνια κατά τον Μάιο-Ιούνιο και τον νότιο κολπίσκο της Καλιφόρνια (SCB) τον Μάρτιο-Απρίλιο και τον Ιούλιο-Αύγουστο (Εικόνα 1). Χρησιμοποιήθηκαν γενικευμένα προστιθέμενα μοντέλα (GAM) για την ποσοτικοποίηση των ομοιοτήτων και των διαφορών στα χωρικά πρότυπα για τον συνολικό μέσο της chl a (για όλους τους μήνες) και FCPI. Ανεξάρτητη μοντελοποίηση των σχέσεων του μέσου chl a και FCPI σε σχέση με το βάθος του ωκεανού (m), την κλίση (μοίρες), τις χωρικές συντεταγμένες (γεωγραφικό μήκος και πλάτος).
Αποτελέσματα
Για την περιοχή GOF (εικόνα 4), διαπιστώθηκαν υψηλές μέσες συγκεντρώσεις chl a (για όλους τους μήνες) στην υφαλοκρηπίδα δυτικά του κόλπου του Σαν Φρανσίσκο και του κόλπου Monterey, βόρεια του σημείου Pinos. Αντίθετα οι κατανομές των θαλασσοπουλιών γενικά παρουσίαζαν μέγιστο δυτικά από αυτές τις περιοχές (Εικόνα 4 Α). Aναλύσεις σε όλο το μήκος του ρεύματος της Καλιφόρνια έδειξε πρότυπα αυξημένης chl a κατά μήκος της υφαλοκρηπίδας με κλιμακούμενη μείωση μακριά από τις ακτές και σημαντική μείωση στα 200 μέτρα από την ακτογραμμή (Εικόνα 7). Επιπλέον συγκεκριμένες περιοχές που είναι γνωστές για την σημαντική παρουσία μεσαίων και ανώτερων καταναλωτών έδειξαν μικρότερες chl a τιμές σε σχέση με τις γειτονικές περιοχές. Aκόμα η FCPI ήταν ανάλογη με υψηλές συγκεντρώσεις πληθυσμών θαλασσοπουλιών σε κάποιες περιοχές χωρίς διακριτά γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά, όπως η εξωτερική υφαλοκρηπίδα στα βόρεια του κόλπου του Monterey.
Συζήτηση
Στην παρούσα μελέτη εξήχθησαν χάρτες για την μεταβλητότητα της χλωροφύλλης υπογραμμίζοντας που η συχνότητα της chl φτάνει στα μέγιστα επίπεδα, σε κλίμακα οικοσυστήματος, στο ρεύμα της Καλιφόρνια. Η FCPI έδειξε σημαντικά διαφορετικά μοτίβα από την μέση chl a σε όλο το CCS σε σχέση με το βάθος του νερού και την απόσταση από την ακτή. Η μεγαλύτερη διαφορά σημειώνεται ανάμεσα στις μεγαλύτερες FCPI τιμές στην μέση προς εξωτερική υφαλοκρηπίδα σε σχέση με τις μεγαλύτερες τιμές chl a στην εσωτερική υφαλοκρηπίδα. Η FCPI είναι καλύτερος δείκτης πρόβλεψης για τις κατανομές των θαλασσοπουλιών και τις κινήσεις τους σε σχέση με την μέση τιμή chl a. Oι κλιματολογικοί χάρτες για την μέση chl a ανταποκρίνονται καλά σε μοντελοποιήσεις για 16 είδη θαλασσοπουλιών σε όλη την Καλιφόρνια. Συνεπώς οι ερευνητές καταλήγουν πως το FCPI ενσωματώνει την χωρική και χρονική μεταβλητότητα στα κατώτερα και μεσαία τροφικά επίπεδα που είναι σημαντικά για τις παραγωγικές περιοχές και την μεταφορά ενέργειας στους θηρευτές όπως τα θαλασσοπούλια.
Συμπεράσματα
Πολλοί οικολογικοί παράγοντες μπορεί να επηρεάσουν την αφθονία και την ποικιλία που συνδέονται με ένα συγκεκριμένο hotspot πρωτογενούς παραγωγικότητας. Έτσι παρόλο που τα δεδομένα αυτής της μελέτης έδειξαν ξεκάθαρες συσχετίσεις μεταξύ του δείκτη κορυφώσεων της χλωροφύλλης (FCPI) και κάποιων θηρευτών ανώτερου επιπέδου στο ρεύμα της Καλιφόρνια, η πρόβλεψη της κατανομής των θηρευτών από αυτήν την σχετικά απλή μέτρηση της δομής των οικοσυστημάτων απαιτεί επιπλέον μελέτες. Επιπλέον, αν και η FCPI μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητα, μπορεί να είναι περισσότερο χρήσιμη ως ένα από τα πολλά επίπεδα σε μοντέλα καταλληλότητας ενδιαιτήματος. Έτσι διαπιστώθηε πως η εξαγωγή της μέγιστης chl a και όχι μόνο η μέση chl a είναι ένας αξιόπιστος δείκτης πρόβλεψης των κατανομών των θαλασσοπουλιών στο Σύστημα του Ρεύματος της Καλιφόρνιας (CCS). Η μελέτη αυτή, εν κατακλείδι, εστιάζει στην ανάγκη για επιπλέν έρευνα της χρήσης των δεδομένων τηλεπισκόπησης για τα είδη υπό εξαφάνιση και την διαχείριση των θαλάσσιων οικοσυστημάτων στο ρεύμα της Καλιφόρνιας και σε άλλα θαλάσσια οικοσυστήματα παγκοσμίως.
