تتبع مستعمرات البطريق من خلال فضلاتها
عندما يفكر معظم الناس في القارة القطبية الجنوبية، فإنهم يميلون إلى التفكير في طيور البطريق. إن الحجم الكبير للقارة القطبية الجنوبية وقسوة سواحلها جعل من الصعب على الباحثين الذين يدرسون طيور البطريق أن يقدروا بدقة عدد الطيور الموجودة في القارة القطبية الجنوبية. ومن خلال الأقمار الصناعية والأبحاث الميدانية، تمكن العلماء من التوصل إلى طرق فريدة لتتبع مجموعات البطريق أثناء تحركها ونموها في هذه المنطقة القاسية.
أصبحت صور الأقمار الصناعية أداة حاسمة لعلماء البيئة والمدافعين عن البيئة لرسم خرائط ومراقبة مجموعات الحياة البرية في المناطق النائية أو التي يتعذر الوصول إليها. وبالنسبة للباحثين في القطب الجنوبي، فهو يوفر طريقة ذات قيمة خاصة لدراسة مستعمرات البطريق. وبمساعدة الأقمار الصناعية، يمكن للباحثين الآن تتبع مستعمرات طيور البطريق والعثور على مجموعات غير معروفة سابقًا من خلال تصوير ذرق الطائر الخاص بهم.
البحث باستخدام صور الأقمار الصناعية لرسم خريطة لمستعمرات البطريق
دراسة 2020 نشرت في الاستشعار عن بعد في علم البيئة والحفظ سلط الضوء على اكتشاف 11 مستعمرة جديدة لبطريق الإمبراطور في القارة القطبية الجنوبية. حدد الباحث مستعمرات البطريق هذه باستخدام صور الأقمار الصناعية من مهمة كوبرنيكوس سنتينل-2.
أدى هذا الاكتشاف إلى رفع العدد العالمي للمستعمرات المعروفة إلى 61، وزيادة العدد التقديري لأزواج التكاثر إلى ما بين 265,500 و278,500. على الرغم من الظروف القاسية والنائية في القارة القطبية الجنوبية، حيث يمكن أن تنخفض درجات الحرارة إلى -50 درجة مئوية، نجح علماء من هيئة المسح البريطانية للقارة القطبية الجنوبية في استخدام بقع ذرق الطائر المرئية في صور الأقمار الصناعية لتتبع مجموعات البطريق.
والمستعمرات المكتشفة حديثا صغيرة وتقع على أطراف منطقة تكاثر طيور البطريق الإمبراطور، وهي مناطق معرضة لتغير المناخ، مما يشكل تهديدا كبيرا لموائلها وبقائها. وتعتبر نتائج الدراسة مهمة لرصد تأثيرات التغيرات البيئية على هذا النوع المعروف بقابليته للاحتباس الحراري.
استخدام صور الأقمار الصناعية لتتبع التغيرات في أعداد طيور البطريق مع مرور الوقت
بقيادة باحثين من جامعة مينيسوتا، نُشرت ورقة بحثية عام 2024 في وقائع الجمعية الملكية ب استخدمت صور الأقمار الصناعية عالية الدقة، والمسوحات الجوية والأرضية، والنمذجة الافتراضية لدراسة الديناميكيات السكانية لطيور البطريق الإمبراطور على مدى عقد من الزمن. غطت الدراسة المجموعة الكاملة للأنواع من عام 2009 إلى عام 2018، واستخدمت صور الأقمار الصناعية عالية الدقة (VHR) للكشف عن مستعمرات البطريق، والتي يمكن تمييزها من خلال تباين ذرق الطائر على الجليد.
تم استخدام صور الأقمار الصناعية هذه، بالإضافة إلى بيانات المسوحات الجوية والتحقق الأرضي، لتقدير عدد طيور البطريق البالغة الموجودة خلال موسم التكاثر كل عام. استخدم التحليل أيضًا نمذجة مساحة الدولة بايزي لدمج مصادر البيانات هذه لتوفير عرض تفصيلي للاتجاهات السكانية على نطاقات مكانية متعددة، بدءًا من المستعمرات الفردية وحتى الاتجاهات العالمية.
وجدت الدراسة انخفاضًا كبيرًا في عدد طيور البطريق الإمبراطوري على مستوى العالم، مع احتمال بنسبة 81% أن يكون عدد طيور البطريق في عام 2018 أقل مما كان عليه في عام 2009، مما يظهر انخفاضًا متوسطًا بنسبة 9.6%. وهذا يترجم إلى انخفاض بنحو 24000 بالغ على مدى السنوات العشر. كما أشارت الدراسة إلى أن معدل الانخفاض السنوي في عدد السكان على مستوى العالم يبلغ 1.3%.
ومن المثير للاهتمام أن البيانات أظهرت تباينًا في الاتجاهات السكانية عبر المناطق المختلفة، حيث أظهرت بعض المناطق استقرارًا أو حتى زيادات. ويشير هذا إلى أن الظروف البيئية الإقليمية، وخاصة التغيرات في الجليد البحري، تلعب دورا حاسما في التأثير على أعداد طيور البطريق.
ما هو أول بحث استخدم صور الأقمار الصناعية لحساب أعداد طيور البطريق؟
في عام 2014، نشر باحثون في وكالة ناسا نتائج مجلة PLOS لاستخدام صور الأقمار الصناعية لاندسات 7 على مجموعات البطريق في القارة القطبية الجنوبية لتقدير أعدادها بناءً على بقع ذرق الطائر الكبيرة التي خلفتها. نظرًا لعدم تمكن الباحثين من الوصول إلى كل مستعمرة للبطريق في القارة، فقد توصلوا إلى فكرة استخدام الأقمار الصناعية لتتبع العلامة الأكثر وضوحًا لمستعمرة البطريق – برازهم.
نظرًا لصعوبة الوصول إليها بسبب الجليد البحري غير المستقر، تستطيع الأقمار الصناعية رؤية مستعمرات البطريق والحصول على صور مؤكدة من قبل الباحثين المطلعين على المناطق المعنية. وباستخدام هذه الأساليب، تمت إضافة الآلاف من طيور البطريق الجديدة إلى تعداد طيور البطريق في القطب الجنوبي في السنوات الأخيرة.
من خلال استخدام صور لاندسات 7، أحصى الباحثون 166000 بطريق إضافي في جزيرة براش، و23000 في جزيرة إيرل، و7000 في جزيرة داروين. تم العثور على مستعمرات جديدة من طيور البطريق، أكبر من تلك الموجودة في القارة القطبية الجنوبية، قبالة الساحل في سلسلة من الجزر تسمى جزر الخطر.
كيف يتم استخدام صور الأقمار الصناعية للعثور على ذرق الطائر
ستظهر صور الأقمار الصناعية التي تبحث عن علامات طيور البطريق مناطق وردية اللون مغطاة بذرق البطريق. ولا يبدو أن الصخور العارية تتمتع بهذا اللون بشكل طبيعي، مما يسهل على العلماء تحديد ما إذا كانت هناك مجموعة من طيور البطريق تعيش في مكان قريب. باستخدام بيانات الألوان من المناطق التي زارها الباحثون وتتبعوا طيور البطريق، أصبحوا قادرين على تعليم صورة القمر الصناعي تحليل المواقع الجديدة لتلك الألوان المحددة.
تقوم خوارزمية حاسوبية بمطابقة المناطق الموجودة في الجزر النائية مع المناطق المعروفة لمستعمرات البطريق في الجزر التي تمت زيارتها. وهذا يسمح لتحليل الصور بإجراء تخمين مدروس حول المكان الذي قد تكون فيه مستعمرات البطريق، دون الاضطرار إلى إرسال باحث إلى منطقة خطيرة في القارة.
يتم إيداع جميع البيانات الخاصة بمستعمرات البطريق من تحليل صور Landsat 7 في الوصول المفتوح MAPPPD (تطبيق رسم الخرائط لسكان البطريق والديناميكيات المتوقعة).
قد تمر مستعمرات البطريق الصغيرة دون أن يلاحظها أحد لأن دقة صور القمر الصناعي لا يمكنها دائمًا اكتشاف بقع ذرق الطائر الصغيرة. ومع ذلك، يقدر العلماء أنهم يستطيعون التعرف على مستعمرات البطريق بحوالي 3000 زوج متكاثر في حوالي 50٪ من الوقت.
تعيش معظم طيور البطريق التي تعيش في القطب الجنوبي في مستعمرات أكبر، لذا يقدر الباحثون أنهم يستطيعون اكتشاف 97% من طيور البطريق هناك.
ساعد العلماء على فهم تجمعات البطريق عن طريق وضع علامات على الصور
أنشأ العلماء كاميرات عن بعد عبر المحيط الجنوبي من أجل مراقبة مستعمرات البطريق. من خلال Zooniverse، تم إنشاء موقع ويب للتعهيد الجماعي لتشجيع العلماء المواطنين على وضع علامات على عشرات الآلاف من الصور التي تسمى ساعة البطريق.
تتناقص أعداد طيور البطريق، لكن الظروف القاسية في القطب الجنوبي تجعل مراقبتها صعبة من الناحية اللوجستية. أنشأ باحثون من جميع أنحاء العالم شبكة كاميرات عن بعد لمراقبة مستعمرات البطريق عبر المحيط الجنوبي. من خلال وضع علامات على الصور من هذه الكاميرات على Penguin Watch، يمكنك مساعدة العلماء على فهم كيفية وسبب انخفاض أعداد طيور البطريق – وكيفية حمايتها بشكل أفضل.
تلعب طيور البطريق دورًا مهمًا في النظام البيئي في القطب الجنوبي وتعتبر حراسًا للتغيير – أي اختلافات في ديناميكيات البطريق قد تعكس تغييرات أكبر في البيئة. يعد تغير المناخ ومصايد الأسماك والأمراض والتلوث من الأسباب الرئيسية وراء انخفاض أعداد طيور البطريق. سوف تساعد Penguin Watch الباحثين على فهم المزيد.
يتم اصطحاب المستخدمين الذين يرغبون في المساهمة من خلال برنامج تعليمي قصير لفهم كيفية وضع علامات فردية على طيور البطريق والكتاكيت والبيض البالغة من الصور الملتقطة في مواقع التعشيش. يجب على المستخدمين أيضًا وضع علامة على أي حيوانات قريبة من مواقع التعشيش.
مراجع
فريتويل، بي تي، وتراثان، بي إن (2021). يكشف اكتشاف Sentinel2 لمستعمرات جديدة عن أخبار جيدة وسيئة لطيور البطريق الإمبراطور. الاستشعار عن بعد في علم البيئة والحفظ, 7(2)، 139-153. دوى: 10.1002/rse2.176.
Larue, M., Iles, D., Labrousse, S., Fretwell, P., Ortega, D., Devane, E., … & Jenouvrier, S. (2024). التقدم في الاستشعار عن بعد لطيور البطريق الإمبراطور: أول سلسلة زمنية متعددة السنوات توثق الاتجاهات في سكان العالم. وقائع الجمعية الملكية ب, 291(2018)، 20232067.
Lynch, H. & Schwaller, H. (2014) رسم خرائط لوفرة وتوزيع طيور البطريق أديلي باستخدام Landsat-7: الخطوات الأولى نحو خط أنابيب متكامل متعدد أجهزة الاستشعار لتتبع السكان على المستوى القاري. بلوس.
فضلات البطريق أرض خصبة للعلوم، ناسا، 13 يونيو 2017
تمت كتابة هذه المقالة في الأصل بتاريخ 30 كانون الأول (ديسمبر) 2017 وتم تحديثها منذ ذلك الحين.
