Большой брат: биологические виды на грани вымирания находятся под прицелом из космоса

Интеграция динамических индексов местообитаний (ДИМ), рассчитываемых по спутниковым измерениям фотосинтеза (GPP), и проверки на данных FLUXNET открывает новую главу в глобальном мониторинге биоразнообразия: от оперативного контроля заповедников до оценки эффективности консервационных мер в труднодоступных регионах.

Долгое время для оценки фауны учёные полагались на полевые учёты, камеры-ловушки и косвенные индексы "зелёности" (NDVI). Однако такие подходы трудоёмки, требуют команд в лесах и саваннах и далеко не всегда отражают реальный поток энергии в экосистеме.

Динамические индексы местообитаний на базе GPP

Исследователи из Ланьчжоуского университета предложили заменить NDVI на расчёт ДИМ по спутниковым данным валовой первичной продукции (GPP) — количеству углекислого газа, превращённого растениями в органику. Выделяют три ключевых параметра:

1. Годовая продуктивность: суммарная биомасса за сезон.
2. Минимальный уровень: "запас выживания" во время засух или холодов.
3. Стабильность экосистемы: амплитуда сезонных колебаний.

Сочетание этих трёх показателей даёт объёмный портрет пригодности территории для разных групп животных.

Тестирование на FLUXNET и выбор лучшей модели

Команда сравнила восемь спутниковых моделей с данными 124 наземных станций международной сети FLUXNET, где измеряют поток углерода и тепловой баланс. Лучшие результаты продемонстрировала модель VPM (Vegetation Photosynthesis Model) — до 84 % совпадения с учётом млекопитающих, птиц, амфибий и рептилий.

Применение в охране природы

• Выявление "горячих точек" биоразнообразия. Спутниковый мониторинг поможет оперативно находить участки с наибольшей продуктивностью и тем самым высоким видовым богатством, оптимизируя создание новых заповедников.
• Оценка эффективности мер. Динамика ДИМ до и после внедрения охранных программ покажет, действительно ли улучшаются условия для дикой фауны.
• Мониторинг трудно- и недоступных регионов. Горы, тайга, пустыни и обширные Латинская Америка или Сибирь будут "под прицелом" без десятков экспедиций.

Ограничения метода

Учёные предупреждают, что в экстремальных экосистемах — пустынях и тундрах — модель хуже различает фауну, а для мелких беспозвоночных или самих растений алгоритмы пока не адаптированы.

Кроме того, в тропических лесах высокая продуктивность может сигнализировать о доминировании лишь нескольких видов деревьев и не означать большое разнообразие животных.

Перспективы развития

С появлением гиперспектральных спутников и ИИ-аналитики точность прогнозов возрастёт, а методику можно будет расширить на мониторинг насекомых и редких растений. В ближайших планах — создание открытой глобальной платформы, где данные ДИМ и GPP станут доступными для учёных и природоохранных организаций по всему миру.

"Благодаря сочетанию космических технологий и наземных данных мы наконец получаем оперативный и масштабируемый инструмент для охраны биоразнообразия, — подчёркивает профессор Сюаньлун Ма (Ланьчжоуский университет). — Это даёт шанс вовремя реагировать на кризисы экосистем и вовлекать в решение местные сообщества".