NASA pomaga badać jeden z najbardziej zróżnicowanych ekosystemów na świecie
Narzędzia satelitarne i lotnicze NASA pomagają międzynarodowemu zespołowi badającemu różnorodność biologiczną na lądzie i w wodzie wokół Republiki Południowej Afryki. Międzynarodowy zespół naukowców spędził październik i listopad 2023 r. w terenie, badając jeden z najbardziej zróżnicowanych biologicznie obszarów na świecie - region florystyczny Greater Cape w RPA. W ramach wysiłków naukowcy wykorzystali instrumenty powietrzne i kosmiczne NASA do zebrania uzupełniających się danych, aby lepiej zrozumieć unikalne ekosystemy wodne i lądowe w tym regionie. Ich odkrycia wpłyną na możliwości przyszłych misji satelitarnych mających na celu badanie roślin i zwierząt. "Jedzenie, które spożywamy, czysta woda, którą pijemy i powietrze, którym oddychamy, pochodzą z różnorodności życia na Ziemi" - powiedziała Erin Hestir z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Merced, główna badaczka ekosystemów wodnych w kampanii. "Tracąc gatunki, potencjalnie tracimy zdolność Ziemi do utrzymania zdrowych społeczeństw ludzkich oraz zapewnienia zdrowej żywności i czystej wody dla wszystkich". Znany jako Biodiversity Survey of the Cape (BioSCape), wysiłek jest szeroko zakrojoną współpracą prowadzoną w USA przez NASA, University at Buffalo w Nowym Jorku i University of California, Merced. W Republice Południowej Afryki jest on prowadzony przez Uniwersytet w Kapsztadzie i Południowoafrykańską Sieć Obserwacji Środowiska. Region florystyczny Greater Cape obejmuje około 2,5 miliona akrów (1 milion hektarów) na południowo-zachodnim krańcu Republiki Południowej Afryki. Obszar ten jest domem dla wielu gatunków roślin i zwierząt, których nie można znaleźć nigdzie indziej na Ziemi. Został on wpisany na listę światowego dziedzictwa przez Organizację Narodów Zjednoczonych do spraw Oświaty, Nauki i Kultury (UNESCO). Obszar ten obejmuje również kilka rezerwatów biosfery UNESCO w celu ochrony unikalnych środowisk lądowych i wodnych. Zespół BioSCape testuje, jak dobrze teledetekcja lotnicza i satelitarna może scharakteryzować bioróżnorodność lądową, słodkowodną i morską regionu. Instrumenty kosmiczne i lotnicze mogą pokryć więcej terenu - i zrobić to szybciej, a także częściej - niż załogi w terenie. Ma to szeroki zakres praktycznych zastosowań, od mapowania obecności inwazyjnych roślin po lepsze zrozumienie czynników powodujących szkodliwe zakwity glonów. "Republika Południowej Afryki jest niezwykle zróżnicowanym biologicznie miejscem, ale jest to bardzo trudne środowisko do prowadzenia badań teledetekcyjnych" - powiedziała Anabelle Cardoso, kierownik zespołu naukowego BioSCape na Uniwersytecie w Buffalo i Uniwersytecie w Kapsztadzie. "Przy tak wielu gatunkach roślin i zwierząt upakowanych na stosunkowo niewielkim obszarze, użycie instrumentów teledetekcyjnych do rozróżnienia gatunków żyjących w bliskim sąsiedztwie może być trudne". Trzy z czujników samolotu BioSCape to spektrometry obrazujące, które obserwują różne długości fal światła widzialnego i podczerwonego odbijanego lub emitowanego przez różne materiały na powierzchni Ziemi i w atmosferze. Każdy materiał ma swój własny spektralny odcisk palca, umożliwiający naukowcom określenie, co obserwują. Na przykład dominującą roślinnością w regionie florystycznym Wielkiego Przylądka jest rodzaj krzewów znany jako fynbos, który zawiera tysiące gatunków roślin. "Chcemy wiedzieć, czy sygnatury spektralne tych blisko spokrewnionych odmian fynbos są na tyle różne, że możemy je odróżnić w danych" - powiedział Kerry Cawse-Nicholson, naukowiec z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA w Południowej Kalifornii. "Rozróżnienie różnorodności biologicznej fitoplanktonu w wodach przybrzeżnych i śródlądowych za pomocą danych ze spektrometru obrazowania przyczyniłoby się do rozwoju nauki o dynamice ekosystemów wodnych" - powiedziała Liane Guild, naukowiec z Centrum Badawczego NASA Ames w Dolinie Krzemowej w Kalifornii. Pozwoliłoby to na uzyskanie nowych informacji na temat interakcji między lądem a wodą, w tym smug rzecznych, spływów, sedymentacji i zakwitów glonów w wodach przybrzeżnych i śródlądowych, które mogą mieć wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe. Takie możliwości teledetekcji będą kluczowe dla przyszłych satelitów, takich jak misja Surface Biology and Geology planowana dla NASA Earth System Observatory. Załogi BioSCape zbierały dane na lądzie i w wodzie, przeprowadzając badania roślin i zwierząt oraz pobierając próbki DNA ze środowiska. Ich odkrycia będą zarówno uzupełnieniem, jak i pomocą w potwierdzeniu informacji o gatunkach zebranych przez cztery instrumenty pokładowe NASA i dwa instrumenty kosmiczne agencji. Zamontowane na samolotach Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer - Next Generation, Hyperspectral Thermal Emission Spectrometer i Portable Remote Imaging Spectrometer są zarządzane przez JPL. Wykrywane przez nie widmowe odciski palców obejmują zakres od ultrafioletowej części widma, przez zakres widzialny, aż po podczerwień. W połączeniu ich dane dostarczają informacji, które pomagają między innymi w rozróżnianiu gatunków i badaniu jakości wody w zbiornikach. Zarządzany przez Centrum Lotów Kosmicznych NASA Goddard w Maryland, czwarty instrument powietrzny to czujnik ziemi, roślinności i lodu, który wykorzystuje technologię laserową, znaną jako lidar, do tworzenia trójwymiarowej reprezentacji powierzchni ziemi i roślinności. Dane te mogą dostarczyć informacji na temat struktury roślinności - w tym wysokości drzew i roślin oraz wewnętrznych warstw lasów - a także topografii terenu pod pokrywą drzew. Dane te pomogą również w kalibracji i informowaniu obecnych i przyszłych lidarów kosmicznych, takich jak Global Ecosystem Dynamics Investigation działający obecnie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej oraz potencjalna misja badania topografii powierzchni i roślinności. Ponadto zespół BioSCape wykorzystuje obserwacje z dwóch instrumentów zarządzanych przez JPL na stacji kosmicznej. Eksperyment NASA ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment na stacji kosmicznej mierzy temperaturę powierzchni lądu i może być wykorzystywany do oceny stresu roślin spowodowanego temperaturą lub dostępnością wody. Spektrometr obrazujący EMIT, skrót od Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, gromadzi dane na temat minerałów powierzchniowych, między innymi, dając wgląd w geologię regionu florystycznego Wielkiego Przylądka. "Jedną z naprawdę ekscytujących rzeczy jest to, że kiedy połączymy spektroskopię i strukturę 3D, możemy uzyskać szczegółowy biochemiczny i strukturalny obraz ekosystemu" - powiedział Adam Wilson z Uniwersytetu w Buffalo i jeden z głównych badaczy kampanii. Może to pomóc w identyfikacji gatunków roślin żyjących w różnych środowiskach, obecności roślin inwazyjnych i sposobu, w jaki roślinność regeneruje się po pożarze. Dane zebrane przez BioSCape mają potencjał do szeroko zakrojonych badań i zastosowań, szczególnie dla mieszkańców Republiki Południowej Afryki. Projekt został opracowany we współpracy z kilkoma południowoafrykańskimi instytucjami, a także systemami parków narodowych i prowincjonalnych, które planują włączyć dane i analizy z BioSCape do zarządzania zasobami naturalnymi. Aby dowiedzieć się więcej o BioSCape, odwiedź: https://www.bioscape.io/home Jane J. Lee / Andrew WangJet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.818-354-0307 / [email protected] / [email protected] 2023-178
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
