Глаза над деревьями: лазерные дроны следят за здоровьем лесов
Леса являются основными поглотителями углекислого газа и предоставляют человеку широкий спектр экосистемных продуктов. На них основано производство древесины и бумаги, сбор продовольственного и лекарственного сырья, организация отдыха и любительского спорта. Десные массивы — важнейшие планетарные регуляторы климата и дом для десятков тысяч видов живых организмов.
Точная оценка биомассы леса необходима для понимания того, как происходит накопление углерода, и для поддержки устойчивого лесопользования. Однако леса представляют собой обширные трехмерные структуры, и поэтому изучать их с земли крайне сложно. До недавнего времени даже измерение высоты одного дерева было непростой задачей, не говоря уже о том, чтобы определить размер его кроны. Традиционные наземные исследования деревьев требуют больших трудозатрат и часто невозможны в отдаленных районах или на крутых склонах. Это также ограничивает возможности исследователей по разработке точных формул для оценки биомассы.
Однако новые технологии LiDAR (Light Detection and Ranging, обнаружение и определение дальности до источников света) основанные на беспилотных летательных аппаратах, становятся все более доступными для исследователей и позволяют более эффективно измерять структуру деревьев и лесную биомассу. Испуская от сотен тысяч до миллионов лазерных лучей в секунду, лидар получает трехмерную информацию об объектах, которые он сканирует.
Группа исследователей из Киотского университета использовала технологию LiDAR для проведения крупномасштабного исследования лесов Японии. Они измерили структуру крон 4326 деревьев, представляющих 149 ботанических видов, на 23 участках. Целью стала перепись лесов по всей стране: от суббореальных лесов на Хоккайдо до субтропических лесов на Окинаве. Затем команда объединила данные, полученные с помощью дронов, с подробными наземными измерениями и разработала уравнения для оценки биомассы деревьев на основе структурных характеристик крон. Работа опубликована в Journal of Forest Research.
По словам первого автора исследования Чжо Чжо Хту, это наиболее полное на сегодняшний день исследование, в котором оценивается биомасса такого большого количества видов деревьев с использованием данных, полученных с помощью дронов.
Анализ показал, что модель, учитывающая только высоту дерева и площадь его кроны, может объяснить 72% различий в биомассе. При включении функциональных типов, например хвойных, лиственных широколиственных и вечнозеленых широколиственных, объясняющая способность модели возросла до 79%, а при включении информации на уровне конкретных видов — до 83%.
Хотя дроны не могут напрямую снимать подлесок, исследование показало, что на долю деревьев верхнего яруса в среднем приходится около 75% общей биомассы леса в различных типах лесов. Эти результаты служат основой для оценки суммарной биомассы леса.Юске Онодаруководитель научного проекта.
Такой подход позволяет более точно оценивать биомассу в естественных лесах с богатым видовым составом, предоставляя воспроизводимый, масштабируемый и основанный на достоверных данных инструмент для долгосрочного мониторинга и оценки состояния лесов. Кроме того, он может повысить точность учета выбросов углерода и мониторинга биоразнообразия.
Недавно мы сообщили, что беспилотники привлекли к охране краснокнижных животных.
