О последствиях изменения климата свидетельствуют, в частности, изменения в биоразнообразии. Ключевой задачей исследования биоразнообразия является регистрация текущей ситуации, изучение процессов в экосистемах и выявление возможных изменений, а также нарушений. «Для этого нам нужны надежные данные по большим территориям и за близкие периоды времени», — говорит специалист по ландшафтной экологии UFZ доктор Анджела Лауш. «Различные методы дистанционного зондирования уже в значительной степени удовлетворяют этим требованиям».
Используя спутниковые изображения, можно, например, определить распространение исследуемых видов растений на основе их особенностей роста, формы листьев, геометрии листьев, фенологии или цвета цветков — на больших площадях и с течением времени. Кроме того, спутники оснащены спектральными датчиками, которые помогают различать и регистрировать виды растений или растительные сообщества на основе их конкретных биохимических свойств (хлорофилла, целлюлозы, содержания воды в листьях или содержания белка и т. Д.).В зависимости от изучаемого вопроса методы дистанционного зондирования обычно различаются по своей способности измерять биологическое разнообразие. При выборе метода всегда необходимо учитывать, может ли датчик дистанционного зондирования фактически измерять выбранные ключевые параметры, то есть является ли спектральное, пространственное или временное разрешение адекватным для ответа на вопрос и какие выводы можно сделать из этого для исследование биоразнообразия. «Поэтому важно, чтобы биологи, экологи, географы и специалисты по дистанционному зондированию сотрудничали более тесно, чем это было раньше, и лучше знакомились с дискурсом других», — говорит исследователь биоразнообразия UFZ профессор Йозеф Сеттеле, соавтор. исследования. «Свойства растений, животных, воды и почвы — вот что связывает дистанционное зондирование с другими дисциплинами», — добавляет Лауш.
Гиперспектральный спутник EnMAP (Программа экологического картирования и анализа) должен быть запущен в 2018 году и будет предоставлять данные изображений с очень высоким спектральным разрешением. Затем гиперспектральное дистанционное зондирование можно было бы использовать для измерения многих других биохимических параметров, таких как азот, фосфат или содержание воды в тканях листьев. «EnMAP значительно улучшит идентификацию видов и растительных сообществ с помощью дистанционного зондирования.
Однако наибольший потенциал гиперспектрального дистанционного зондирования заключается в измерении процессов и нарушений в экосистемах на больших территориях», — говорит Лауш. «Данные, полученные со спутника EnMAP, будут бесплатно доступны для всех пользователей. Поэтому мы, занимающиеся исследованиями биоразнообразия, должны быть готовы признать и использовать потенциал спутников нового поколения».Однако нам по-прежнему необходимы полевые исследования, в которых собираются образцы, регистрируются виды и растительные сообщества, а также определяются экосистемные процессы, такие как активность фотосинтеза или способность связывать углерод.
В отличие от дистанционного зондирования, они представляют собой только местную и временную выборку, а также требуют времени, затрат и, как правило, утомительны для оценки. Однако они предоставляют важную информацию, которую невозможно зарегистрировать с помощью дистанционного зондирования, например информацию об экологической активности, стрессовом поведении и адаптивности видов и растительных сообществ.
Кроме того, они незаменимы для оценки и интерпретации данных дистанционного зондирования. «Одно невозможно без другого», — говорит Лауш. «Биоразнообразие можно измерить только более точно, чем раньше, а процессы, включая их изменения и нарушения, можно нанести на карту в различных пространственных и временных масштабах, сочетая исследования на месте и дистанционное зондирование».Однако с точки зрения практической реализации все еще остается несколько камней преткновения, говорит Лауш. Типичным камнем преткновения является тот факт, что во всем мире все еще существует очень мало единых стандартов, посвященных измерению данных о биоразнообразии. Кроме того, необходимо оптимизировать связь между полевыми данными и данными дистанционного зондирования, чтобы было легче агрегировать большие, сложные и разнородные объемы данных, а данные можно было бы более легко оценивать и переносить в модели.
Ключевым шагом в этом направлении являются так называемые «основные переменные биоразнообразия» (EBV), разработка которых стала возможной благодаря усилиям таких ученых, как Анджела Лауш и многих ее соавторов по всему миру.