Χρησιμοποιώντας το Google Earth για τη χαρτογράφηση της κατανομής των μαγκρόβων στα Γκαλαπάγκος

Τα μαγγρόβια καταλαμβάνουν μόνο ένα μικρό κομμάτι των ακτών του κόσμου, ωστόσο είναι ένα από τα πιο παραγωγικά οικοσυστήματα στη Γη. Τα μαγκρόβια δάση παρέχουν σημαντικές υπηρεσίες οικοσυστήματος. Προστατεύουν τις ακτές από τη διάβρωση και τις καταστροφές, όπως τα τσουνάμι. Οι περίπλοκες εναέριες ρίζες και οι κορμοί των μαγγροβίων είναι τα φυτώρια εμπορικά σημαντικών ψαριών και αστακού, καθώς και οικολογικά σημαντικών ψαριών, όπως οι καρχαρίες. Βοηθούν επίσης στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής απομονώνοντας σημαντικές ποσότητες άνθρακα στο υπέδαφος και τις ζωντανές δομές τους. Είναι από τα πιο πλούσια σε άνθρακα τροπικά δάση στον κόσμο.

Τα μαγγρόβια απειλούνται παγκοσμίως και, εάν επιμείνουν τα σημερινά ποσοστά αποψίλωσης, αναμένεται να εξαφανιστούν λειτουργικά σε 100 χρόνια. Στον Ισημερινό, τα ποσοστά αποψίλωσης των μαγγρόβιων δασών έχουν αυξηθεί έως και 40% τα τελευταία 40 χρόνια λόγω της εκκαθάρισης των μαγγρόβων για την υδατοκαλλιέργεια γαρίδας. Ευτυχώς, το Αρχιπέλαγος Γκαλαπάγκος είναι ένα μνημείο παγκόσμιας κληρονομιάς με αυστηρούς κανόνες προστασίας που κράτησαν μακριά την υδατοκαλλιέργεια γαρίδας.

Υπάρχουν μαγγρόβια στα Γκαλαπάγκος;

Το αρχιπέλαγος Γκαλαπάγκος δεν είναι ιδιαίτερα γνωστό για τα μαγγρόβια δάση του, ωστόσο υπάρχουν μαγγρόβια στο κατώφλι της θεωρίας της εξέλιξης του Δαρβίνου. Η κατανομή των μαγκρόβιων δασών θεωρείται κρίσιμη βασική πληροφορία, καθώς η γνώση πού υπάρχουν μαγγρόβια είναι επίσης το θεμέλιο πολλών άλλων μελετών. Η παροχή και αξιολόγηση υπηρεσιών οικοσυστήματος, η αλιεία, η βιολογία του καρχαρία κ.λπ., καθώς και η διακυβέρνηση και ο χωροταξικός σχεδιασμός, χρειάζονται γνώση της χωρικής έκτασης αυτού του σημαντικού οικοσυστήματος. Αρκετές μελέτες προσπάθησαν να αποκαλύψουν την ανώνυμη κατανομή των μαγκρόβιων δασών στα Γκαλαπάγκος από το 1986. Αλλά πριν από αυτήν τη μελέτη, υπήρχε μόνο κατά προσέγγιση γνώση της κατανομής των μαγγρόβιων στα Γκαλαπάγκος.

Χρησιμοποιήσαμε άμεσα διαθέσιμες εικόνες του Google Earth πολύ υψηλής ανάλυσης για να χαρτογραφήσουμε την κατανομή των μαγγροβίων στα Γκαλαπάγκος. Ψηφιοποιήσαμε τα μαγγρόβια απευθείας στο λογισμικό Google Earth και χρησιμοποιήσαμε ένα σύνολο χαρακτηριστικών ερμηνείας εικόνων για να διακρίνουμε το μαγγρόβιο από άλλα χαρακτηριστικά. Προσδιορίσαμε ότι υπάρχουν 3657 εκτάρια μαγγρόβια που καλύπτουν το 35% της ακτογραμμής του αρχιπελάγους. Για να αξιολογήσουμε την ακρίβεια ταξινόμησης, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα εδαφικής αλήθειας από 208 τοποθεσίες και αποκτήσαμε συνολική ακρίβεια ταξινόμησης 99,1% και Kappa 0,97, ξεπερνώντας όλες τις προηγούμενες μελέτες.

Το ενδιαφέρον κομμάτι είναι ότι, αφού ψηφιοποιηθεί, μπορούμε να εκτελέσουμε κάθε είδους χωρική ανάλυση. Προτείνουμε ένα σύνολο μέτρων για την αξιολόγηση της πολυπλοκότητας των επιθεμάτων μαγκρόβιας που συμπληρώνει τη σύγκριση μεταξύ των μελετών και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της διαδικασίας ψηφιοποίησης.

Πώς συγκρίνεται με άλλες μεθόδους, όμως

Θέλαμε να είμαστε σίγουροι ότι αυτή ήταν η καλύτερη μέθοδος για να χαρτογραφήσουμε τα μαγγρόβια των Γκαλαπάγκος. Συγκρίναμε λοιπόν τη μέθοδό μας με άλλες, πιο παραδοσιακές στον τομέα της ταξινόμησης της φυτοκάλυψης. Για να γίνει αυτό, χρειάστηκε να συγκρίνουμε τα μήλα με τα μήλα, επομένως κατεβάσαμε εικόνες του Google Earth και εφαρμόσαμε ημιαυτόματους αλγόριθμους ταξινόμησης, δηλαδή τον αλγόριθμο ταξινόμησης μέγιστης πιθανότητας (MLC) και ανάλυση εικόνας βάσει αντικειμένων, σε συνδυασμό με MLC. Δοκιμάσαμε την ακρίβεια καθεμιάς από τις μεθόδους χρησιμοποιώντας δεδομένα εδάφους αλήθειας διάσπαρτα σε όλο το αρχιπέλαγος. Και στις δύο περιπτώσεις, η ψηφιοποίηση επί της οθόνης αποδείχθηκε ανώτερη από τους ημιαυτόματους αλγόριθμους ταξινόμησης, πιθανώς επειδή αυτοί λειτουργούν καλά όταν υπάρχουν αρκετές φασματικές πληροφορίες. Ωστόσο, οι εικόνες του Google Earth έχουν πληροφορίες μόνο στο ορατό φάσμα (Κόκκινο, Πράσινο και Μπλε μήκη κύματος).

Μια οικονομικά αποδοτική λύση

Διασφαλίσαμε ότι τα αποτελέσματα που ελήφθησαν χρησιμοποιώντας εικόνες πολύ υψηλής ανάλυσης του Google Earth ήταν τα πιο ακριβή. Τι γίνεται όμως με το κόστος παραγωγής του καλύμματος μαγγρόβιου σε σύγκριση με άλλες μεθόδους, όπως η χρήση drones;

Δείξαμε ότι η μέθοδός μας είναι από 400 έως 35.000% φθηνότερη από άλλες λύσεις στα Γκαλαπάγκος, τα οποία έχουν τεράστια έκταση προς χαρτογράφηση (περίπου 4000 km2).

Οι εικόνες πολύ υψηλής ανάλυσης του Google Earth είναι πράγματι μια πολύ ενδιαφέρουσα λύση για οποιονδήποτε επιχειρεί να χαρτογραφήσει δάση μαγκρόβων ή οποιοδήποτε φυτικό κάλυμμα, δεδομένου ότι μπορεί να διακριθεί εύκολα από άλλη βλάστηση. Αναγνωρίζουμε ότι αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για ημίξηρες έως άνυδρες τροπικές περιοχές του κόσμου, όπως η Μπάχα Καλιφόρνια στο Μεξικό, η Ερυθρά Θάλασσα, τα μαγγρόβια ΒΑ της Βραζιλίας, η Νέα Καληδονία κ.λπ., που χαρακτηρίζονται επίσης από σύνθεση από μικρά μπαλώματα. Στα Γκαλαπάγκος, βρήκαμε ότι το 80% των μαγκρόβων έχει λιγότερα από 0,25 εκτάρια. Αυτό δημιουργεί μια δυσκολία στον εντοπισμό τους με τις τεχνικές τηλεπισκόπησης, επειδή πρέπει να έχουν αρκετά υψηλή ανάλυση για να τις ανιχνεύσουν.

Ωστόσο, οι πιο χρησιμοποιούμενες, ελεύθερα διαθέσιμες δορυφορικές εικόνες, όπως το Landsat, έχουν ανάλυση που αφήνει αυτά τα μικρά μπαλώματα ουσιαστικά απαρατήρητα. Εξ ου και η ανάγκη για εικόνες πραγματικά υψηλής ανάλυσης. Η δυνατότητα χρήσης εικόνων υψηλής ανάλυσης του Google Earth για αυτό το θέμα είναι πολύ καλά νέα για τις Θαλάσσιες Προστατευόμενες Περιοχές (MPA) σε φτωχές και μεσαίου εισοδήματος χώρες ή απλώς σε MPA με μικρές δυνατότητες χρηματοδότησης για τη λήψη ακριβών πηγών εικόνων. Οι προστατευόμενες περιοχές και οι κυβερνήσεις μπορούν να παρακολουθούν και να μελετούν την κάλυψη των μαγγροβίων και τον τρόπο με τον οποίο αλλάζει με την πάροδο του χρόνου χρησιμοποιώντας μια οικονομική πηγή πληροφοριών.

Τα μαγγρόβια ευδοκιμούν παγκοσμίως, αλλά λειτουργεί η προστασία της Παγκόσμιας Κληρονομιάς των Γκαλαπάγκος;

Τα μαγγρόβια των Γκαλαπάγκος είναι ένα από τα ελάχιστα παραδείγματα μαγγρόβιων φυτών στον κόσμο που είναι ουσιαστικά απαλλαγμένα από ανθρώπινες επιπτώσεις, τουλάχιστον από τοπικές επιπτώσεις. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει αποψίλωση των μαγκρόβιων δασών αλλά ούτε και αναδάσωση μαγγροβίων. Δείξαμε ότι σε ένα χρονικό διάστημα δέκα ετών, η συνολική ανάπτυξη των μαγκρόβων ήταν 24%. Άλλες μελέτες βρήκαν παρόμοιους ρυθμούς επέκτασης των μαγγροβίων, ωστόσο, αυτοί είναι το αποτέλεσμα της ισορροπίας μεταξύ της εξόρυξης δασών μαγγροβίων και της αναδάσωσης με προγράμματα αποκατάστασης. Ένα άλλο ενδιαφέρον εύρημα είναι ότι αυτή η δεκαετής ανάπτυξη είναι κυρίως το αποτέλεσμα της επέκτασης των υφιστάμενων επιθεμάτων μαγγρόβια και, σε μικρότερο βαθμό, της δημιουργίας νέων επιθεμάτων που δεν υπήρχαν πριν. Διαπιστώσαμε επίσης ότι υπάρχει πολύ μικρή εξαφάνιση των μπαλωμάτων μαγγρόβια, οι απώλειες οφείλονται κυρίως στη συστολή των μπαλωμάτων. Τώρα που καθορίσαμε αυτά τα μοτίβα, χρειαζόμαστε περαιτέρω μελέτες για να κατανοήσουμε τις διαδικασίες πίσω από τα μοτίβα.

Αναλύοντας τη φυτική κάλυψη της ακτογραμμής και συσχετίζοντας τη με τη γεωλογική ηλικία κάθε νησιού, θα μπορούσαμε να εκτιμήσουμε τη μεταξύ τους σχέση. Η κάλυψη των μαγγροβίων και η ανάπτυξη των μαγγροβίων είναι αντιστρόφως ανάλογες με τη γεωλογική ηλικία των νησιών, γεγονός που προφανώς υποστηρίζει την ιδέα των μαγγροβίων ως πρωτοποριακής παράκτιας βλάστησης στο αρχιπέλαγος. Ωστόσο, υπάρχουν πολλοί άλλοι παράγοντες, εκτός από την ηλικία του νησιού, που μπορεί να επηρεάσουν την κατανομή των μαγγροβίων, όπως θρεπτικά συστατικά, ρεύματα ή έκθεση στα κύματα.