NASA satelitski i vazdušni alati pomažu međunarodnom timu koji proučava biodiverzitet na kopnu i u vodi oko Južne Afrike.
Međunarodni tim istraživača proveo je oktobar i novembar 2023. na terenu proučavajući jedno od biološki najraznovrsnijih oblasti na svetu — floristički region Južnoafričkog rta. Kao deo napora, istraživači su koristili NASA-ine vazdušne i svemirske instrumente kako bi prikupili komplementarne podatke kako bi bolje razumeli jedinstvene vodene i kopnene ekosisteme u ovom regionu. Njihovi nalazi će informisati o mogućnostima budućih satelitskih misija koje imaju za cilj proučavanje biljaka i životinja.
„Hrana koju jedemo, čista voda koju pijemo i vazduh koji udišemo potiču od raznolikosti života na planeti Zemlji“, rekla je Erin Hestir sa Univerziteta Kalifornije u Mersedu i vodeći istraživač vodene kampanje u kampanji. „Kako gubimo vrste, potencijalno gubimo sposobnost Zemlje da održi zdrava ljudska društva i obezbedi zdravu hranu i čistu vodu za sve.
Poznato kao Istraživanje o biodiverzitetu Kejpa (BioSCape), napor je velika saradnja koju u SAD vode NASA, Univerzitet u Bufalu u Njujorku i Univerzitet Kalifornije, Merced. U Južnoj Africi ga vode Univerzitet u Kejptaunu i Južnoafrička mreža za posmatranje životne sredine.
Floristički region Greater Cape pokriva oko 2,5 miliona hektara (1 milion hektara) na jugozapadnom kraju Južne Afrike. Dom mnogih biljnih i životinjskih vrsta koje se ne nalaze nigde drugde na Zemlji, žarište biodiverziteta je priznato kao mesto svetske baštine od strane Organizacije Ujedinjenih nacija za obrazovanje, nauku i kulturu (UNESCO). Područje takođe uključuje nekoliko UNESCO rezervata biosfere za zaštitu jedinstvenog kopnenog i vodenog okruženja.
BioSCape tim testira koliko dobro vazdušno i satelitsko daljinsko ispitivanje može da karakteriše kopneni, slatkovodni i morski biodiverzitet regiona. Svemirski i avionski instrumenti mogu da pokriju više terena — i to brže i češće — od posade na terenu. Ovo ima širok spektar praktičnih primena, od mapiranja prisustva invazivnih biljaka do boljeg razumevanja pokretača štetnog cvetanja algi.
„Južna Afrika je mesto sa velikom biodiverzitetom, ali to je veoma izazovno okruženje za istraživanje daljinskog istraživanja“, rekla je Anabel Kardozo, menadžer naučnog tima BioSCape na Univerzitetu u Bafalu i Univerzitetu u Kejptaunu. „Sa toliko biljnih i životinjskih vrsta spakovanih na relativno malom području, korišćenje instrumenata za daljinsko detektovanje za razlikovanje vrsta koje žive u neposrednoj blizini može biti teško.“
Tri BioSCape senzora za avione su spektrometri za snimanje, koji posmatraju različite talasne dužine vidljive i infracrvene svetlosti koju reflektuju ili emituju različiti materijali na površini Zemlje iu atmosferi. Svaki materijal ima svoj spektralni otisak prsta, što omogućava istraživačima da kažu šta posmatraju.
Na primer, dominantna vegetacija u florističkom regionu Greater Cape je vrsta grmlja poznata kao finbos, koja sadrži hiljade biljnih vrsta. „Želimo da znamo da li su spektralni potpisi ovih blisko povezanih finbos varijacija dovoljno različiti da ih možemo razlikovati u podacima“, rekla je Kerri Cavse-Nicholson, naučnik u NASA-inoj Laboratoriji za mlazni pogon u južnoj Kaliforniji.
„Diskriminacija biodiverziteta fitoplanktona u priobalnim i unutrašnjim vodama pomoću podataka spektrometra za snimanje bi unapredila nauku o dinamici vodenog ekosistema“, rekla je Lijan Gild, naučnica u NASA-inom istraživačkom centru Ames u kalifornijskoj Silicijumskoj dolini. To bi uradio tako što bi ponudio nove uvide u interakcije kopno-voda, uključujući reke, oticanje, sedimentaciju i cvetanje algi u priobalnim i unutrašnjim vodama koje bi mogle da utiču na bezbednost hrane.
Mogućnosti daljinskog otkrivanja poput ovih biće od vitalnog značaja za buduće satelite, kao što je misija površinske biologije i geologije koja se planira za NASA-inu opservatoriju zemaljskog sistema.
Ekipe BioSCape-a prikupile su podatke na kopnu iu vodi, napore koji uključuju sprovođenje istraživanja biljaka i životinja i uzimanje uzoraka DNK životne sredine. Njihovi nalazi će i povećati i pomoći u potvrđivanju informacija o vrstama koje su prikupila četiri NASA-ina vazdušna instrumenta i dva svemirska instrumenta agencije.
Postavljenim na avione, vazdušnim spektrometrom za vidljivu/infracrvenu sliku—sledeća generacija, hiperspektralnim spektrometrom toplotne emisije i prenosnim spektrometrom za daljinsko snimanje upravlja JPL. Njihova detekcija spektralnih otisaka prstiju kreće se od ultraljubičastog dela spektra preko vidljivog do infracrvenog. Kombinovani, njihovi podaci pružaju informacije koje pomažu u razlikovanju vrsta i proučavanju kvaliteta vode u rezervoarima, između ostalog.
Pod rukovodstvom NASA-inog Centra za svemirske letove Godard u Merilendu, četvrti instrument u vazduhu je Senzor zemlje, vegetacije i leda, koji koristi lasersku tehnologiju, poznatu kao lidar, za konstruisanje 3D prikaza kopnene površine i vegetacije. Ti podaci mogu pružiti informacije o strukturi vegetacije—uključujući visinu drveća i biljaka i unutrašnje slojeve šuma—kao i topografiju tla ispod drveća. Ovi podaci će takođe pomoći u kalibraciji i informisanju sadašnjih i budućih svemirskih lidara, kao što je Global Ecosistem Dinamics Investigation koji trenutno radi na Međunarodnoj svemirskoj stanici i potencijalna misija za proučavanje površinske topografije i vegetacije.
Pored toga, BioSCape tim koristi zapažanja sa dva instrumenta kojima upravlja JPL na svemirskoj stanici. NASA-in EKOsistem svemirski termalni radiometar eksperiment na svemirskoj stanici meri temperaturu površine kopna i može se koristiti za procenu stresa biljaka usled temperature ili dostupnosti vode. Spektrometar za snimanje EMIT, skraćenica od Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, prikuplja podatke o površinskim mineralima, između ostalog, dajući uvid u geologiju florističkog regiona Greater Cape.
„Jedna od zaista uzbudljivih stvari je to što kada kombinujemo spektroskopiju i 3D strukturu, možemo dobiti detaljnu biohemijsku i strukturnu sliku ekosistema“, rekao je Adam Vilson sa Univerziteta u Bafalu i jedan od vodećih istraživača kampanje. Ovo bi moglo pomoći da se identifikuju koje biljne vrste žive u različitim sredinama, prisustvo invazivnih biljaka i kako se vegetacija oporavlja nakon požara.
Podaci koje prikuplja BioSCape imaju potencijal za široka istraživanja i primene, posebno za ljude u Južnoj Africi. Projekat je osmišljen u saradnji sa nekoliko južnoafričkih institucija, kao i nacionalnim i pokrajinskim sistemima parkova, koji planiraju da ugrade podatke i analize iz BioSCape-a u upravljanje prirodnim resursima.
