کاربرد لیزرهای هوابرد در حفاظت اکوسیستم ها


به نظر می‌رسد که روش جدید برای رصد چگونگی تاثیر جنگل‌ها روی همدیگر پیشنهاد شده باشد.

صنعتی‌سازی و شهر‌سازی به شدت باعث تغییر چهره‌ی سیاره‌ی زمین شده‌ است و تعداد زیستگاه‌های طبیعی دست‌نخورده برای حیات وحش دائما در حال کاهش است. طرفداران حفظ منابع طبیعی در صدد هستند تا با مطالعه‌ی انواع زیستی باقیمانده، مناطق محافظت شده‌ای برای آنها ایجاد کنند. یکی از چالش‌های پیش روی آنان این است که بین اطلاعات به دست آمده از روش‌های مختلف ارزیابی گونه‌های زیستی زمینی ارتباط و هماهنگی برقرار کنند.

یکی از روش‌های به دست آوردن دیتا در مورد تنوع بیولوژیکی، تهیه‌ی فهرستی از گونه‌های موجود در یک ناحیه است. اما در یک روش دیگر، به ارزیابی فرآیند اکوسیستم پرداخته می‌شود، به این صورت که زمین بر اساس پوشش گیاهی (مانند جنگل، علف‌زار و غیره) به چند دسته  تقسیم‌بندی می‌شود و سپس ویژگی‌های شاخص هر دسته مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرد. اما در صورت استفاده از تنها یکی از دو روش اشاره شده، اطلاعات حساسی از قلم می‌افتد.

در واقع دو فهرست تهیه شده توسط دو روش مذکور با هم ارتباط دارند. این ارتباط با نام «تنوع عملکردی» شناخته می‌شود و نشانگر آن دسته از ویژگی‌های ارگانیسم‌ها است که هم بر روی سازگاری انفرادی تاثیر دارند و هم بر روی اکوسیستمی که آنها را در برگرفته است اثرگذار هستند. مطابق با تحقیق اخیری که در ژورنال Science به چاپ رسیده است، تیمی از بوم‌شناسان از یک روش عکس‌برداری هوایی پیشرفته برای شناسایی تنوع عملکردی جوامع گیاهی استفاده کرده‌اند.

برای فهمیدن این مطالعه به درک عمیقی از تنوع عملکردی نیاز است. در اصل، تنوع عملکردی نوعی از تنوع زیستی است که به توصیف فعالیت‌ها و فرآیندهای مربوط به ارگانیسم‌هایی می‌پردازد که با جامعه‌ی پیرامون خود و اکوسیستم بر‌هم‌کنش دارند. برای مثال، ممکن است یک گیاه میوه‌ای تولید کند که به مصرف دیگر گونه‌ها می‌رسد، در حالی که برای تولید آن نیتروژن خاک را استخراج می‌کند.

اکوسیستم

ترسیم نقشه‌ی خصیصه‌های گیاهان

گیاهان بخش مهمی از هر کوسیستم محسوب می‌شوند، و تنوع زیستی آنها اجبارا با فرآیندهای بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی که در اکوسیستم در حال وقوع است، ارتباط دارد. با این که درک ما نسبت به نقش نباتات در اکوسیستم‌ها در سال‌های گدشته رشد خیره‌کننده‌ای داشته است، اما هنوز در مورد این که خصیصه‌های آنها چطور در نواحی وسیع تغییر می‌کند، اطلاع کافی نداریم. این موضوع باعث می‌شود که اجرای طرح‌های موثر در زمینه‌ی حفظ منابع طبیعی با چالش روبرو شوند. گفتنی است که در این جا منظور از خصیصه‌‌ (trait)، یگ ویژگی از گونه‌ی گیاهی (یا جانوری) است که توسط ژن‌ها به نسل‌های بعدی منتقل می‌شود.

رسیدن به درک کامل از تنوع زیستی مستلزم سال‌ها مطالعه‌ی یک اکوسیستم است. بوم‌شناسانی که در تحقیق جدید نقش داشتند، به دنبال پاسخ به این سوال بودند که آیا روش کوتاه‌تری برای رسیدن به درک کافی از تنوع زیستی یک اکوسیستم وجود دارد. بنابرین آنها سعی کردند که بر مبنای خصیصه‌هایی که به خوبی نشانگر حضور  جوامع و گونه‌های مختلف گیاهی هستند و حتی اطلاعاتی از وضعیت سلامت آنها در اختیار می‌گذارند، تنوع زیستی اکوسیستم را از طریق اندازه‌گیری کانوپی (پوشش لایه‌های) گیاهان جنگلی مطالعه کنند.

تیم تحقیقاتی به منظور شناسایی خصیصه‌های شاخص مربوط به کانوپی گیاهان، ابتدا به بررسی شاخص‌ترین فرآیندهای در ارتباط با رشد و سلامت گیاهان پرداختند. بعد از شناسایی این فرآیندها، بوم‌شناسان توانستند خصیصه‌های قابل اندازه‌گیری که در ارتباط مستقیم با این فرآیندها هستند را ردیابی کنند. مشخص‌ترین این فرآیندها فتوسنتز است، پروسه‌ای که در‌ آن گیاهان با استفاده از انرژی نور خورشید قند تولید می‌کنند. فرآیند فتوسنتز شدیدا به نیتروژن و آب موجود در برگ‌ها و همچنین میزان برگ در واحد سطح، که همه‌ی این موارد قابل اندازه‌گیری هستند، بستگی دارد.

در مرحله‌ی بعد، تیم تحقیقاتی دایره‌ی تمرکز خود را گسترش داد و به مطالعه‌ی مواردی پرداخت که به شرایط محلی زیست‌گاه گیاه بستگی دارند، مانند شرایط خاک و توپوگرافی. وجود عناصری شیمیایی کلیدی در برگ‌ها، مانند کلسیم و فسفر نیز شاخصی از این فرآیندها است. همچنین وجود این عناصر ارتباط نزدیکی با تغییرات رخ داده در گونه‌های حاظر در جنگل‌های استوایی دارد، از این رو می‌توان از آنها برای بررسی تبدیل و تغییرات مربوط به کانوپی استفاده کرد.

در نهایت، محققان به مطالعه‌ی پروسه‌های بلندمدت مانند تغییرات بنیادین و پاسخ انواع به پاتوژن‌ها (عوامل بیماری‌زا) پرداختند. نشانه‌های این پروسه‌ها را می‌توان از طریق ترکیبات دفاعی موجود به برگ‌ها، مانند پلی‌فنول‌ها (polyphenols) و لیگنین (lignin) ردیابی کرد. دانشمندان با تمرکز بر هفت خصیصه‌ی مربوط به کانوپی با استفاده از ابزار سنجش از راه دور به بررسی تنوع عملکردی جوامع گیاهی پرداختند.

جنگل‌های پرو

تیم تحقیقاتی جنگل‌های استوایی پرو را به عنوان یک سیستم مدل انتخاب کردند، چرا که این جنگل‌ها در معرض یک سلسله شرایط آب و هوایی استوایی و تغییر کاربری بوده و در کانون توجه حامیان حفاظت از منابع طبیعی قرار دارند. بوم‌شناسان با ترکیب روش عکس‌برداری هوایی پیشرفته با نرم‌افزارهای هوش مصنوعی توانستند نقشه‌‌ی مربوط به بخش‌های عظیمی از زیست‌محیط‌های استوایی را تهیه کنند که در آنها جزییات مربوط به ابعاد مختلف تنوع عملکردی آورده شده است.

تحلیل‌های انجام شده نشان داد که هفت خصیصه‌ی انتخاب شده مربوط به کانوپی جنگلی توسط بوم‌شناسان تا حد زیادی مستقل از همدیگر هستند، بنابرین منبع بزرگی از اطلاعات ارزشمند به حساب می‌آیند. ترسیم نقشه‌ی این خصیصه‌ها، محققان را قادر کرد تا به تنوع عملکردی این جنگل و فاکتورهای موثر بر آن مانند ویژگی‌های زمین‌شناسی، ارتفاع، شرایط آبی و شرایط هوایی پی ببرند.

برای درک بهتر اطلاعات موجود در دیتا‌ی جمع‌آوری شده، بوم‌شناسان از ۳۰۱ طرح ذخایر جنگلیِ مطالعه شده در نواحی آند در پرو و آمازون استفاده کردند. آنها پی بردند که ترکیب عملکردی کانوپی، که از طریق نقشه‌های خصیصه‌ها به دست آمده بود، با میزان حضور گونه‌ها ارتباط دارد. میزان حضور گونه‌ها نیز توسط دیتای فهرست گونه‌های محیطی مشخص شده بود.

تیم تحقیقاتی با تجمیع و ترکیب‌ نقشه‌های به دست آمده برای خصیصه‌های کانوپی توانستند ویژگی‌های عملکردی مشترک بین گونه‌های همزیست را شناسایی کنند. با استفاده از اطلاعات حاصل شده، ۳۶ کلاس عملکردی جنگل‌ها شناسایی شد، این ۳۶ کلاس نیز در قالب ۶ گروه عملکردی قرار گرفتند. محققان می‌گویند که داده‌های سه‌بعدی صریح آنها مانند پلی می‌تواند فاصله‌ی بین توزیع گونه‌های گیاهی و فرآیندهای بیولوژیکی رایج در جنگل‌ها را از میان بردارد.

بوم‌شناسان اما بیشتر به این موضوع علاقه‌مند هستند. که چطور می‌توان از این اطلاعات در راستای کمک به تلاش‌های حفاظت از منابع طبیعی استفاده کرد. هر یک از گروه‌های عملکردی جنگلی بر مبنای داده‌های دولتی در مورد گروه‌بندی زمین و همچنین نسبت به مناطق در معرض خطر یا محافظت شده آنالیز شده‌اند. محققان دریافتند که در هر جنگل، ۵۳ درصد ناحیه‌ی نقشه‌برداری شده قابلیت پشتیبانی از طرح‌های حفاظتی را دارد. البته ای آمار بر مبنای اطلاعات دولتی در مورد گروه‌بندی جنگل‌ها به دست آمد است.

از این اطلاعات می‌توان برای برنامه‌ریزی طرح‌های محافظتی برای مقابله با از بین رفتن جنگل‌ها‌ی آند و آمازون در ابعاد خُرد استفاده کرد. اما خود روش ابداعی جدید نیز بسیار مهم است، چرا که داده‌ها با این روش به صورت سریع و نسبتا آسان به دست می‌آید. استفاده از این روش می‌تواند باعث تسهیل ارزیابی‌ مناطق دیگر برای پیدا کردن فرصت‌های حفاظتی گردد.



منبع :زومیت