أداة لرسم الخرائط لزراعة الشعاب المرجانية

تتمحور العديد من أسئلة إدارة الشعاب المرجانية حول صحة الشعاب المرجانية مثل "ما هي منطقة الشعاب المرجانية التي تتمتع بغطاء مرجاني حي أفضل؟" أو "ما هي منطقة الشعاب المرجانية التي تلبي معايير معينة لتعزيز نجاح استعادة الشعاب المرجانية؟". لا تزال صور الأقمار الصناعية متعددة الأطياف خشنة جدًا بحيث لا يمكن تمييز الغطاء المرجاني عن الطحالب ، التي لها توقيع طيفي مماثل. أحد الحلول هو استخدام بيانات مقياس الطيف التصويري (وتسمى أيضًا بيانات الطيف الفائق). مع مئات النطاقات الطيفية ، فإن هذه البيانات قادرة على التقاط الاختلافات الطيفية الدقيقة بين الشعاب المرجانية والطحالب ، مما يجعل من الممكن التمييز بينها. يمكن تركيب مطياف التصوير على طائرات لجمع البيانات عبر مناطق واسعة (انظر الصورة أدناه). عادة ما يمتد حجم المشاريع التي يتم تكييفها مع نهج رسم الخرائط هذا على بضع عشرات من الكيلومترات ، وتغطي الدول الجزرية الصغيرة أو أجزاء من الشعاب المرجانية. نظرًا لصغر حجمها ومنطقة الشعاب المرجانية الصغيرة ، تعد الجزر الموجودة في منطقة البحر الكاريبي مرشحة مثالية لهذه التكنولوجيا.

منظر لسانت كروا من طائرة المرصد العالمي المحمول جوا. الصورة © Marjo Aho

قام المرصد العالمي المحمول جوًا (GAO) التابع لجامعة ولاية أريزونا بالشراكة مع The Nature Conservancy بجمع بيانات مطياف التصوير لاستخلاص بيانات نوعية للشعاب المرجانية ، بما في ذلك الغطاء المرجاني الحي ، والصلابة (الترتيب ثلاثي الأبعاد لهيكل الشعاب المرجانية) ، وقياس الأعماق. تنتج هذه العملية أيضًا مجموعات بيانات مساعدة بما في ذلك النسبة المئوية للغطاء الطحالب وغطاء الأعشاب البحرية والغطاء الرملي. عرض الخرائط واستخدامها على موقع ويب خرائط البحر الكاريبي البحرية: خرائط الصور المحمولة جواً.

مطياف التصوير مركب على مستوى لجمع البيانات الفائقة الطيفية. المصدر: Knaeps et al. 2006

يتم استخدام خرائط GAO لتحديد مواقع الزرع في جنوب شرق جمهورية الدومينيكان من خلال توفير معلومات حول المعايير اللوجستية والبيئية لزيادة معدلات البقاء على قيد الحياة الخارجية كما هو موضح في دراسة الحالة أدناه.

دراسة حالة: استخدام تقنية الاستشعار عن بعد لإبلاغ اختيار الأعضاء الخارجية في بافارو ، جمهورية الدومينيكان

جهود الاستعادة في جمهورية الدومينيكان يقودها مؤسسة Grupo Puntacana (FGPC) و مؤسسة Dominicana de Estudios Marinos (FUNDEMAR) ، بالتعاون الوثيق مع TNC. بصفتهم ممارسي استعادة الشعاب المرجانية ، تركز برامجهم على تعزيز خدمات النظام البيئي للمستقبل ، وتحسين الاستعادة وتوسيع نطاقها ، وتعزيز الإشراف على حفظ الشعاب المرجانية وتوفير فرص بديلة ومستدامة لكسب العيش. وتتمثل أهدافهم العامة في الحد من انخفاض أعداد الشعاب المرجانية وتدهور النظام الإيكولوجي وإعادة إنشاء نظام بيئي للشعاب المرجانية يعمل بالاكتفاء الذاتي. تم تحقيق معظم هذه الأهداف من خلال التكاثر اللاجنسي Acropora cervicornis ، الشعاب المرجانية.

خريطة جزر الكاريبي مع إبراز جمهورية الدومينيكان. صورة © The Nature Conservancy

نظمت FGPC و FUNDEMAR عمليات خارجية ضخمة تسمى "Coral Manias" يشارك فيها أصحاب المصلحة والمتطوعون ، بما في ذلك المنظمات غير الحكومية المحلية والدولية ومشغلي الغوص وقطاع السياحة والحكومة الدومينيكية ، في ثلاثة أيام من جهود ترميم المرجان. على الرغم من نجاح Coral Manias ، فقد افتقر اختيار مواقع الزرع إلى معايير موحدة لاختيار الموقع. بدلاً من ذلك ، تعتمد معايير الاختيار على الخبرة المحلية ، مما يقيد جهود الزرع في أجزاء صغيرة من الشعاب المرجانية. لبناء نهج فعال من حيث التكلفة لاختيار المواقع الخارجية وتوسيع نطاق نجاح الاستعادة ، يتم استخدام الاستشعار عن بعد لتحديد المواقع المثلى لاستعادة المرجان.

منظر جوي لجمهورية الدومينيكان. الصورة © جيف يونوفر

في عام 2019 ، قامت TNC والمرصد العالمي المحمول جواً (GAO) ، بالتعاون مع FGPC و FUNDEMAR و أريسيفال دومينيكانا الأحمر (RAD) ، سلسلة من الخرائط عالية الدقة للشعاب المرجانية الجنوبية الشرقية لجمهورية الدومينيكان ، والتي تغطي المحمية البحرية الجنوبية الشرقية. يستخدم GAO مستشعر مطياف تصويري يجمع صورًا عالية الدقة (1 م) للشعاب المرجانية. يتم اشتقاق الخرائط عالية الدقة من هذه البيانات التي تمثل قياس الأعماق والغطاء المرجاني الحي وتعقيد الموائل والنسبة المئوية لغطاء الطحالب والأعشاب البحرية والرمل.

تُستخدم خرائط مكتب المساءلة الحكومية لتحديد مواقع الزرع في جنوب شرق جمهورية الدومينيكان. تم استخدام المعايير اللوجستية والبيئية بالتشاور الوثيق مع خبراء الشعاب المرجانية المحليين ، لتعظيم الميزانية وزيادة معدلات البقاء على قيد الحياة الخارجية. هناك معياران لوجستيان يهدفان إلى تسهيل عملية الزرع وتقليل الوقت وبالتالي التكاليف في الميدان:

1. المسافة بين المشتل وموقع الزرع (> 1000 م)
2. التعرض للأمواج (تم إعطاء الأولوية لموائل الشعاب الخلفية المحمية)

تم النظر في خمسة معايير بيئية لتعزيز احتمال بقاء النباتات الخارجية:

1. الموائل القاسية
2. ما لا يقل عن 5-10٪ غطاء مرجاني حي
3. غطاء طحالب بحد أقصى 20-30٪
4. صلابة أعلى بناءً على نموذج تعقيد الموائل (تجنب الموائل المسطحة)
5. العمق: 5-8 م

بمجرد تحديد المعايير والفترات الزمنية الخاصة بها ، تم استخدام خرائط GAO للعثور على مجموعة من المواقع التي تتوافق بشكل أفضل مع المعايير. باستخدام زرع تطبيق GEE، يمكن تصور كل طبقة من طبقات الإدخال وتحديد عتبات المعايير. بهذه الطريقة ، يمكن للمستخدمين فحص المناطق التي لا تفي بالمعايير ويمكن تحديد مواقع الزرع المثلى. تم إنشاء سلسلة من إحداثيات GPS قبل أيام من حدث Coral Mania وتم التحقق من دقة المعايير لكل موقع باستخدام جهاز التنفس تحت الماء والغطس.

أداة على الإنترنت للخرائط المشتقة من GAO للشعاب المرجانية الجنوبية الشرقية لجمهورية الدومينيكان حيث يمكن اختيار المعايير البيئية لتحقيق أقصى قدر من النجاح في زراعة الشعاب المرجانية. صورة © The Nature Conservancy

فريق Coral Mania في بافارو في عام 2019. الصورة © The Nature Conservancy

جمع حدث Coral Mania في نوفمبر 2019 عشرات المتطوعين ، بما في ذلك المنظمات غير الحكومية والسلطات البيئية الدومينيكية ومشغلي الغوص وغيرهم من أصحاب المصلحة المحليين. معًا 1,711،XNUMX Acropora cervicornis تم زرع شظايا عبر مواقع في بافارو (كابيزا دي تورو). أكدت عمليات التفتيش المرئية أن المواقع المختارة للزراعة تفي بالمعايير اللوجستية والبيئية ، مما يوضح كذلك أن خرائط GAO هي أدوات مفيدة لاستهداف مواقع الاستعادة.

تُظهر دراسة الحالة هذه أن بيانات الاستشعار عن بعد هي أداة مفيدة للإبلاغ عن أفضل ممارسات الاستعادة. كانت خرائط GAO دقيقة بما يكفي لتحديد المواقع التي من المحتمل أن تزيد من بقاء النباتات المرجانية. في يناير وأكتوبر 2020 ، رصدت TNC النباتات الخارجية في ثلاثة مواقع تم اختيارها عشوائيًا وأكدت بقاء 85 ٪ من شظايا المرجان. لم يجد فريق المسح دليلاً على وجود شظايا منفصلة عن الركيزة مما يشير إلى ملاءمة الزرع الخارجي للمواقع المختارة. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مراقبة طويلة الأجل لهذه النباتات الخارجية لمعالجة وتحسين المعايير بشكل أفضل ونجاح الاستعادة.

قدرت تكلفة ترميم المرجان من 1,717 دولارًا إلى 2,879,773،XNUMX،XNUMX دولارًا أمريكيًا للهكتار الواحد المرجع وتشير الأبحاث إلى أن التكاليف الحالية تفوق الفوائد. المرجع يمكن دمج استخدام البيانات المستشعرة عن بعد اقتصاديًا في أنشطة الاستعادة حيث يمكن جمع البيانات عالية الدقة من الخرائط المحمولة جواً لمساحات كبيرة (آلاف إلى ملايين الهكتارات) بتكلفة 0.01 دولار أمريكي لكل هكتار بمعدلات غير هادفة للربح. المرجع التحدي الرئيسي لتكرار دراسة الحالة هذه هو الحصول على الخرائط في متناول اليد ، ولكن بمجرد تطويرها ، يصبح استخدام أداة تحديد الموقع أمرًا بسيطًا.