Table of Contents
هيكل حيّ مرئي من المدار
ولا يقتصر الأمر على وجهة سياحية أو بقع ساخنة للتنوع البيولوجي؛ بل هو هيكل حي واسع جداً بحيث يكون الكيان البيولوجي الوحيد على الأرض مرئياً من الفضاء، ويقيم العلماء على امتداد الساحل الشمالي الشرقي لاستراليا أكثر من 300 كيلومتر، ويقدّم هذا الموقع التراث العالمي نحو 000 3 نظام من نظم الشعاب المرجانية، و 900 جزيرة، وطائفة غير عادية من الحياة البحرية.
إن القدرة على مراقبة الشعاب المرجانية الكبرى من المدار قد حولت البيئة البحرية، فالدراسات الاستقصائية الميدانية التقليدية، رغم أنها أساسية للبث الأرضي، هي تحديات لوجستية مكلفة ومحدودة في التغطية المكانية، ولا يمكن أن تغطي سفينة بحثية واحدة سوى جزء ضئيل من الشعاب في موسم معين، ويمكن للسواتل، على النقيض، أن تصور نظام الشعاب بأكمله في غضون ساعات، مرارا وتكرارا وعلى نحو متسق، من خلال السنوات الماضية، أن تكون هذه الاتجاهات الزمنية للاستمرارية حاسمة في الكشف عن المصير.
تقنيات الرصد الساتلية
الاستشعار عن بعد:
وتحتوي السواتل المستخدمة في رصد الشعاب على أدوات الاستشعار عن بعد التي تعكس أو تنبعث الإشعاع الكهرومغناطيسي عبر نطاقات متعددة من الأطياف، وتلتقط هذه الحساسات بيانات تتجاوز الطيف المرئي، بما في ذلك الباحثون عن الموجات الحمراء والموجات الحرارية، وهي عوامل حاسمة في الكشف عن درجة حرارة المياه وتركيزات الكلوروفيل، والمبدأ الأساسي هو: المواد المختلفة على سطح الأرض وفي عمود الماء تعكس وتستوعب الضوء.
المنصات الساتلية الرئيسية
العديد من المنابر الصناعية تستخدم بشكل روتيني لرصد الشعاب المرجانية العظيمة كل منها لديه قواه الخاصة و مبادلاته
تجهيز البيانات وتحليلها
وتحتاج البيانات الساتلية ذات النطاقات العالية إلى تجهيزات كبيرة قبل أن تصبح قابلة للاستخدام في التحليل الإيكولوجي، وتزيل الخوارزميات التصحيحية في الغلاف الجوي آثارا مشوهة من الهباء الجوي، وثبات المياه، وأجهزة الفرز الشعاعي، وتكشف عن مدى انتشار الإشعاع الحقيقي في المياه، وتُستخدم هذه الإشارة المصححة في وقت لاحق لاستخلاص منتجات من المحيطات مثل تركيز الكلوروفيل، وساد المواد العضوية المفصولة.
جداول الرصد المنتظمة
وتستخدم هيئة الحد الأقصى للمتنزهات البحرية (GBRMPA) ومؤسسات البحوث مثل المعهد الأسترالي للعلوم البحرية بيانات ساتلية لدعم برامج الرصد المنتظمة، وتُستخدم منتجات قياس سطح البحر من قاعدة بيانات الأشعة فوق البنفسجية التي تستخدمها الوكالة الوطنية للتلوث البحري، والتي تُستمد من أجهزة الاستشعار الساتلية المتعددة، في إصدار تنبيهات تُعرف عندما تتجاوز درجات الحرارة الحدود المحلية لفترات طويلة.
مؤشرات صحة الشعاب
درجة حرارة سطح البحر
وقد يكون أكثر المؤشرات أهمية المستمدة من البيانات الساتلية هو درجة حرارة سطح البحر (SST). وتعيش الشعاب المرجانية في نطاق ضيق للتسامح الحراري، حيث يتراوح عادة بين 22 درجة مئوية و 28 درجة مئوية بالنسبة لمعظم الأنواع في الشعاب المرجانية الكبرى، وعندما تتجاوز درجات حرارة المياه الحد الأقصى للصيف لمدة طويلة بمقدار 1 درجة مئوية لعدة أسابيع، تطرد الخلايا الإجهادية المسببة للتوتر الشديد (المنتجات الطويلة الأجل)
تركيز الكلوروف
بالإضافة إلى تركيز الكلوروفيل، الذي يقاس بمجسات لون المحيط، هو بديل للكتلة الأحيائية الفولطونية ومستويات المغذيات في عمود المياه، ويمكن للباحثين الباحثين الباحثين عن كلورفورم المغذي أن يشيروا إلى تلوث المغذيات من الجرعات الزراعية (وبخاصة النيتروجين والفوسفوري) أو إلى حدوث زيادة في كمية المغذيات الطبيعية والضئية
الاعتلال والترسب
إن الاضطرابات الشديدة التي تقاس بتناثر الضوء بالجسيمات المعلَّقة في المياه هي مؤشر رئيسي آخر من مؤشرات الاستنباطات الساتلية، ويقلل من توافر المواد الضوئية، مما قد يلحق ضررا مباشرا بالسلاسل الساحلية من حيث كثافة الأمطار، ويدل أيضا على وجود موجات من الرواسب من الأنهار، مما يمكن أن يدفن المجندين من المرجان والمستعمرات من الطيف.
رسم الخرائط بينثيك للموئل
وفيما عدا خصائص الأعمدة المائية، يمكن للسواتل أيضا أن تحدد بصورة مباشرة حالة البينثوس الشعابية في المياه الضحلة، والمياه الواضحة، حيث أن الصور ذات الاستبانة المتعددة الأطياف العالية تتيح تصنيف الأنواع القاعية إلى فئات مثل الشعاب المرجانية الحية، والسكك الحديدية المبيضة، والرمل، والفرك، والتي تؤكد عادة وجود خلايا مؤثرة في البيانات الميدانية (تمثل في تحليلات التصنيف المشرف عليها)
Impacts of Climate Change
أزمة الإنهيار
ويمثل تغير المناخ أكبر تهديد وحيد للشعاب المرجانية الكبرى، وكانت عمليات الرصد الساتلية ذات أهمية كبيرة في توثيق آثارها، وقد شهدت الشعاب أربعة أحداث تبيض على نطاق واسع منذ عام 2016، و2017، و2022، وكل حدث كان أكثر اتساعا وشدة من آخرها، وتكشف البيانات الساتلية SST عن أن هذه الأحداث تُعزى إلى موجات حرارية بحرية تتحول إلى أطول وأكثر تواترا، وأكثر تأثرا بالإطار.
التصحيح المحيطي
ولئن كان تحمض المحيطات أقل وضوحا من التبيض، فإنه نتيجة غير مقصودة لارتفاع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مما يهدد سلامة الشعاب، حيث أن المحيط يستوعب فائض ثاني أكسيد الكربون، فإنه يخضع لتغييرات كيميائية تقلل من توافر الأوعية الكربونية اللازمة لبناء كتائب الكربون في المحيط، ولا يمكن أن تقيس الملاحظات الساتلية بصورة مباشرة نماذج الكيمياء الفوقية أو الكربونية.
المضاعفات التآزرية
وتكشف البيانات الساتلية أيضا عن كيفية تفاعل تغير المناخ مع الإجهادات المحلية لتكثيف الآثار على الشعاب المرجانية، مثلا، فإن ضعف نوعية المياه من الرواسب والمغذيات يقلل من قدرة المرجان على التبيض، وعندما تكون درجة الاضطرابات مرتفعة، فإن مستويات الضوء في قاع البحر هي أقل، مما يمكن أن يعوض جزئيا الإجهاد الحراري في بعض الحالات، غير أن الأثر المشترك لإثراء المواد الغذائية ودرجة الحرارة المرتفعة هو عموما أكثر ضررا.
حالات انقطاع الأمراض الذهنية
كما أن تغير المناخ يرتبط بزيادة تفشي الأمراض المرجانية، التي يمكن أن تسبب فقداناً سريعاً في الأنسجة ووفيات، بينما تُستخدم متلازمة البيض، ومرض النطاق الأسود، وغير ذلك من الأمراض التي تُعد أكثر انتشاراً بعد حدوث الإجهاد الحراري، ويمكن أن تساعد البيانات الساتلية على التنبؤ بمخاطر الأمراض، بينما تستخدم الأورام التي تُحدثها درجات الحرارة في سطح البحر، إلى جانب منتجات الكلوروفيل ومنتجات الاضطرابات، لوضع خرائط للمخاطر المتعلقة باكتشافات الأوبئة.
الاتجاهات المستقبلية
هيئة الاستشعار العليا
ويمكن أن يوفر الجيل القادم من أجهزة الاستشعار الساتلية قدرات أكبر لرصد الشعاب، كما أن الصور الهيدروجينية، مثل معهد ناسا للمستحضرات الفضائية (البحث عن مصادر سطح الأرض) والبعثة القادمة للشركة (Plankton, Hyerosol, Cloud, ocean Ecosystem) ستقيّم مئات من النطاقات الضيقة للكشف عن الكائنات الحية، مما يتيح تمييزاً أدق بين الأنواع المكوّنة والماء.
نقل البيانات في الوقت الحقيقي
وتسمح التطورات في الاتصالات الساتلية وتجهيز البيانات بإيصال منتجات الرصد بالشعاب في وقت قريب من الواقع، أما السواتل الثابتة بالنسبة للأرض التي لا تزال ثابتة على نقطة واحدة في خط الاستواء، فتتيح الرصد كل بضع دقائق بدلا من كل بضعة أيام، بينما توجد أجهزة الاستشعار الأرضية الحالية حلا مكانيا نسبيا، فإن التردد الزمني المرتفع لها هو المثالي لتتبع العمليات الدينامية مثل سباك الأنهار، ودورة المداخن.
التكامل مع الملاحظات الموقعية
ولا يمكن أن تجيب البيانات الساتلية وحدها على جميع الأسئلة المتعلقة بصحة الشعاب المرجانية، فالتدمير الأرضي ضروري للتحقق من المنتجات الساتلية، والمقاييس المعايرة للغاز، وتقديم معلومات تحت سطح الأرض لا يمكن كشفها، كما أن المزودين بالسلاسل ذات النطاقات السطحية ذاتية، والمزودين بمستشعرات، وبرامج علم المواطنين، يدمجون بصورة متزايدة مع جهود الرصد بواسطة السواتل.
Citizen Science and Cloud Platforms
كما أن عملية إضفاء الطابع الديمقراطي على البيانات الساتلية من خلال برامج حاسوبية غير مكتملة مثل " غوغل إينيت " ، و " خدمات شبكة الأمازون " ، و " دائرة بيانات الكوبيرنيكوس " ، و " دائرة الوصول إلى المعلومات " ، قد أتاحت رصد الشعاب المرجانية في مجتمع أوسع نطاقا، كما أن الباحثين وغير المتنافسين على السواء يمكنهم الآن الحصول على الصور الملتقطة للسواتل وتحليلها دون الحاجة إلى تحميل وتخزينة.
النماذج الافتراضية ونظم الإنذار المبكر
ولا يقتصر الهدف النهائي للرصد بواسطة السواتل على توثيق التغير بل على توقعه، إذ يمكن أن تُتوقع النماذج الافتراضية التي تدمج المتغيرات البيئية المستمدة من السواتل أن تُتوقع مخاطر التبيض وتفشي الأمراض وطرق التعافي قبل سنوات، وتستخدم هذه النماذج تقنيات التعلم الإحصائية والآلية لربط حالة الشعاب السابقة (تقاس بالسواتل والبيانات الموقعية) بالسائقات البيئية الحالية وتوقعات المناخ في المستقبل.
إن الشعاب المرجانية الكبرى عجيب طبيعي لا يمكن استبداله، ولكن مستقبلها غير مؤكد، وقد أعطتنا تكنولوجيا السواتل قدرة غير مسبوقة على مراقبة وفهم وتوقع التغيرات التي تهدد هذا النظام الإيكولوجي الغريني، ومن تتبع الأحداث المزروعة إلى رسم خرائط لنوعية المياه، ومن توثيق آثار تغير المناخ إلى النماذج التنبؤية، أصبح النظر من الفضاء حجر الزاوية في علوم الشعاب وإدارتها الحديثة.