Зміни в біорізноманітті Землі можна відстежувати з космосу

Життя на Землі складне і постійно змінюється. Вчені давно покладаються на наземні методи вивчення біорізноманіття, але ці підходи мають обмеження. Спостереження за екосистемами з космосу надає новий спосіб моніторингу біорізноманіття величезних ландшафтів і океанів.

Завдяки прогресу в супутникових технологіях і аерофотознімках дослідники можуть відстежувати зміни в біорізноманітті з більшою точністю .

Багатонаціональна команда вчених під керівництвом професора цивільної та екологічної інженерії Каліфорнійського університету Мерсед Ерін Гестір зробила значний крок вперед у цій галузі. Завдяки фінансуванню NASA команда запустила BioSCape , амбітний дослідницький проект, призначений для вимірювання біорізноманіття з неба.

Мета — випробувати нові методи відстеження життя на суші та у воді, використовуючи дані, зібрані з літаків і супутників.

Космічні технології для вивчення біорізноманіття

Проект BioSCape об’єднав експертів із різних галузей та країн.

Хестір очолював роботу разом із професором географії Університету Буффало Адамом Вілсоном і професором Джаспером Слінгсбі з Кейптаунського університету .

Протягом шести тижнів наприкінці 2024 року команда збирала важливі дані у флористичному регіоні Великого Кейпу Південної Африки, одному з найбільш екологічно різноманітних місць на Землі.

«Всього за шість тижнів понад 160 вчених з усього світу зібралися разом, щоб зібрати й проаналізувати дані про наземні, морські та прісноводні екосистеми в одній із найпопулярніших світових точок біорізноманіття », — сказав Вілсон.

Робота команди не обмежувалася єдиним підходом. Вони об’єднали дані з багатьох джерел, використовуючи як літаки, так і наземні дослідження, щоб створити детальну картину екосистем регіону.

Їхні зусилля дали нове розуміння того, як взаємодіють різні види, як ландшафти змінюються з часом і як екологічні фактори впливають на біорізноманіття.

Зйомка життя з повітря

Три літаки зіграли вирішальну роль у проекті BioSCape. Два літаки НАСА та один південноафриканський літак пролетіли над флористичним регіоном Великого Кейпу, зробивши різноманітні зображення.

Вони включали ультрафіолетові, візуальні та теплові дані, які дозволили дослідникам виявити візерунки, які було б неможливо побачити з землі.

«Це була перша кампанія НАСА, спрямована на збереження біорізноманіття», — сказав Хестір. «Ми успішно досягли всіх наших цілей вимірювання, а зібрані дані сприяють розробці нових технік і методів, які дозволяють контролювати біорізноманіття з космосу по всьому світу. Це дуже захоплююча наука».

Використовуючи передові методи візуалізації, експерти отримали новий погляд на екосистеми. Вони могли побачити, як влаштовані рослинні спільноти, як види переміщувалися в різних середовищах і як зміни клімату вплинули на біорізноманіття.

Цей метод збору даних став потужним інструментом для вивчення екосистем у великому масштабі.

Важливість повітряно-крапельних досліджень

Перш ніж інвестувати в новий супутник, вчені повинні бути впевнені, що їхні інструменти працюватимуть, як очікується. Бортові дослідження дозволяють дослідникам випробувати свої методи перед тим, як відправлятися в дорогі космічні місії. Команда BioSCape використала цей підхід, щоб переконатися, що їхні методи моніторингу біорізноманіття можуть бути адаптовані для використання супутників у космосі.

«Дуже дорого запустити супутник у космос», — сказав Слінгсбі. «Ви повинні бути впевнені, що він досягне своєї місії, перш ніж зробити цей крок.» « Ось чому ми починаємо з повітряних досліджень – вони служать критичним полігоном. Якщо ми зможемо успішно збирати дані з літака, це на крок наблизить нас до розуміння того, як досягти того ж із космосу».

Дані, зібрані під час BioSCape, показали, що ці методи можуть працювати. Тепер у вчених є дорожня карта для розширення своїх досліджень за межі Південної Африки. Якщо ці методи виявляться успішними у більшому масштабі, майбутні супутники зможуть контролювати біорізноманіття по всій планеті.

Розробка стратегій захисту біорізноманіття

Команда обрала флористичний регіон Великого Кейпу, оскільки він відомий своїм надзвичайним рівнем біорізноманіття, але він також стикається зі значними проблемами збереження. Зміна клімату, знищення середовища проживання та діяльність людини поставили під загрозу багато видів. На додаток до його екологічної важливості, регіон має добре розвинену дослідницьку спільноту, зосереджену на збереженні біорізноманіття. Працюючи в цій галузі, команда BioSCape могла б співпрацювати з місцевими вченими та спиратися на наявні знання. Проект також вніс цінні дані, які підтримають майбутні зусилля щодо збереження. Їхні висновки допомогли дослідникам вивчити зміни в поширенні видів, стійкості екосистем і способах, якими природа підтримує людські спільноти. Ця інформація є важливою для розробки ефективних стратегій захисту біорізноманіття у світі, що швидко змінюється.

Розширення доступу до наукових даних

Одним із найважливіших аспектів BioSCape є його прагнення до обміну інформацією. Команда надала свої дані у вільний доступ науковцям і громадськості, гарантуючи, що їхні висновки можуть бути використані для підтримки досліджень біорізноманіття за допомогою космічних технологій у всьому світі. Для вирішення проблеми втрати біорізноманіття потрібна точна та актуальна інформація. Зробивши свої дані відкритими, дослідники сподіваються сприяти збереженню та надихнути на нові наукові відкриття. Методи команди можуть привести до кращих інструментів для відстеження біорізноманіття, що допоможе урядам, природоохоронним організаціям і громадам приймати обґрунтовані рішення щодо захисту навколишнього середовища.

Космічні місії для покращення відстеження біорізноманіття

BioSCape вже привів до нових ідей, але команда вважає, що це лише початок. Їхня робота спрямована на розбудову наукового потенціалу в Південній Африці та за її межами, озброюючи дослідників інструментами, необхідними для більш ефективного моніторингу біорізноманіття.

«BioSCape нарощує технічний потенціал у Південній Африці, і ми сподіваємося підготувати громаду до використання передових і вільно доступних супутникових зображень NASA для покращення збереження», — зазначила Анабель Кардозо, керівник наукової групи. «Через рік ми матимемо нові відкриття та кращі знання, розвиваючи передові технології, щоб ми могли вимірювати життя на Землі з космосу», — сказав Хестір.

Здатність відстежувати біорізноманіття з космосу може змінити те, як вчені вивчають екосистеми. Удосконалюючи ці методи, дослідники можуть покращити зусилля щодо збереження, швидше виявляти зміни навколишнього середовища та отримати глибше розуміння того, як функціонує життя на Землі. З успіхом BioSCape наступні кроки зрозумілі. Розширення цих зусиль у всьому світі може призвести до нової ери дослідження біорізноманіття – такої, коли космічні спостереження отримають важливі дані для захисту життя на нашій планеті. Дослідження опубліковано в журналі npj Biodiversity.