رسم الخرائط النظم الإيكولوجية: التعلم في مجال الغابات، والصحاري، والأراضي الرطبة من خلال الخرائط الجغرافية

فهم النظم الإيكولوجية من خلال تحليل الخرائط

وتشكل الخرائط الجغرافية أدوات أساسية لفهم توزيع وخصائص النظام الإيكولوجي العالمي)٢٨٢١(؛ وتترجم البيانات المكانية المعقدة إلى أشكال مرئية، وتسمح الخرائط للباحثين، والحفظ، والمربين بتحليل الأنماط التي ستظل غير مرئية للعين المجردة.

وتمتد قوة الخرائط الحديثة إلى أبعد من مجرد تحديد الموقع، وتتيح نظم المعلومات الجغرافية وضع مجموعات متعددة من البيانات(ب)8212؛ بما في ذلك الصور الساتلية، وسجلات المناخ، وتكوين التربة، وتوزيع الأنواع(ب)(8212؛ وخلق صور متعددة الأبعاد لصحة النظام الإيكولوجي ونطاقه، وتساعد هذه الأدوات على تحديد المناطق ذات التنوع البيولوجي العالي، وتعقّب التغييرات عبر الزمن، وتوجيه جهود التخطيط للحفظ على الصعيدين المحلي والعالمي.

الغابات

التوزيع والتصنيف العالميان

وتغطي الغابات نحو 31 في المائة من مساحة الأرض(6217)؛ ومنطقة الأراضي التي تمثل أحد أهم مصارف الكربون الأرضية على الكوكب، ومن خلال رسم خرائط تفصيلية، حدد العلماء ثلاث فئات رئيسية من الغابات هي: الغابات الاستوائية، والغابات المتزايدة، والغابات المزروعة، وكل نوع من هذه الأنواع يحتل نطاقات غير ثابتة ومناطق مناخية متميزة، مما يدل على وضوح شديد عند الإفراط في التحلل وبدرجة الحرارة والسبق.

وتشهد مجموعة الغابات المطيرة المدارية بالقرب من خط الاستواء في مناطق مثل حوض الأمازون وحوض الكونغو وجنوب شرق آسيا، وتحظى هذه المناطق بنقص سنوي مرتفع وتحافظ على درجات حرارة دائمة، وتشهد الغابات المعبدة التي توجد في مناطق مثل شرق أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية وأجزاء من شرق آسيا، تغيرات موسمية مع متوسط طول السنة التهطالية، وتمتد الغابات البنفسجية المعروفة أيضا باسم " تيفاك " في شمالي.

وتستخدم برامج المسح الساتلية المتقدمة مثل تلك التي تديرها الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ] بيانات أحدث عن القرار الذي يصور مقياس الأشعة السينية (MODIS) لوضع خرائط عالمية سنوية للغطاء الحرجي في القرارات، وهي رسوم لا تكفي لكشف التغيرات في كثافة الكانتوب، وقد أثبتت هذه الخرائط أنها قيمة لتتبع معدلات إزالة الغابات وتحديد عمليات قطع الأشجار غير المشروعة.

رسم خرائط للهيكل الحرجي والتنوع البيولوجي

وتتجاوز رسم الخرائط الحديثة للغابات الحدود البسيطة التي تستوعب التعقيد الهيكلي، وتنتج تكنولوجيا " ليدار " (الكشف عن الوزن والارتقاء) التي كثيرا ما تنشر من الطائرات أو السواتل، خرائط ثلاثية الأبعاد تبين ارتفاع الكثافة، وأنماط الغطاء النباتي الخفية، وتساعد هذه الخرائط التفصيلية علماء البيئة على فهم الهندسة المعمارية للغابات وعلاقتها بنوعية الموائل بالنسبة لمختلف الأنواع.

وتشتمل رسم خرائط التنوع البيولوجي داخل النظم الإيكولوجية الحرجية على بيانات عن حدوث الأنواع من الدراسات الاستقصائية الميدانية ومنابر علوم المواطنين، وعندما تُطبق هذه البيانات على خرائط الغطاء النباتي، تكشف هذه البيانات عن وجود روابط حرجة بين هيكل الغابات وثراء الأنواع، وقد أظهر التحليل القائم على الخرائط أن المناطق ذات التعقيد الهيكلي الكبير تدعم عادة المزيد من التنوع البيولوجي، مما يجعلها ذات أولوية لحفظ البيئة.

ومن بين التطبيقات القيّمة للغاية لرسم خرائط الغابات تتبع إزالة الغابات وتدهور الغابات بمرور الوقت، حيث يتيح تحليل الصور الساتلية في إطار سلسلة زمنية للباحثين تقدير الخسائر في الغابات كميا على الصعيدين الإقليمي والعالمي، ويوفر البرنامج العالمي لرصد الغابات، على سبيل المثال، تنبيهات شبه آنية للأحداث الجديدة المتعلقة بإزالة الغابات، مما يتيح الاستجابة السريعة من جانب السلطات ومنظمات الحفظ.

Climate Regulation and Carbon Storage

وتؤدي الخرائط أيضا دورا حاسما في تحديد كمي خدمات تنظيم المناخ التي توفرها الغابات، ومن خلال الجمع بين خرائط الغطاء الحرجي وتقديرات الكتلة الحيوية، يقوم الباحثون بحساب إمكانات تخزين الكربون عبر مختلف أنواع الغابات، وهذه المعلومات تدعم الاتفاقات الدولية المتعلقة بالمناخ وبرامج التعويض عن الكربون من خلال وضع خطوط أساس يمكن قياس التغيرات التي تحدث عليها.

وتخزن الغابات المدارية حوالي 250 جيغا من الكربون في نباتها وحدها، حيث يستهلك كل هكتار من الغابات الأولية كربونا أكبر بكثير من الغابات المتدهورة أو الثانوية، وتساعد الخرائط التي تميز بين الغطاء الحرجي الأولي والثانوي على إعطاء الأولوية لجهود الحفظ حيث تكون إمكانات تخزين الكربون أعلى.

الصحراء

تحديد النظم الإيكولوجية القاحلة من خلال رسم الخرائط

وتُعرَّف هذه الأراضي في المقام الأول بمقياسها المتوقع رقم 8212 الذي يُستقبَل أقل من 250 ملليمتراً من التهطال السنوي، وتغطي هذه البيئات نحو 20 في المائة من مساحة الأرض(6217)؛ وسطح الأرض، المتمركزة في أحزمة الكساد المدارية العليا ومناطق هطول الأمطار، وتكشف الخرائط عن التوزيع العالمي للصحاريين، من الصحراء الكبرى في شمال أفريقيا إلى الصحراء العربية.

وتميز رسم خرائط الصحراء التفصيلية بين مختلف أنواع المناظر الطبيعية القاحلة: الصحارى الرملية ذات النظم الدهونية، والصحراء الصخرية التي تغذي الصخور المعرضة وسهول الحصى، وصحاري الملح التي تشكل فيها الرواسب المعدنية القشور على السطح، وكل نوع من هذه الأنواع يدعم المجتمعات البيولوجية المتميزة ويطرح تحديات فريدة في مجال رسم الخرائط نظرا لتشابهها في الصور الساتلية.

The United States Geological Survey (USGS)] produces desert classification maps that incorporate soil type, vegetation cover, and geomorphic features. These maps support research into desertification processes and help identify areas where land degradation threatens agricultural productivity and ecosystem stability.

Desert Climate Patterns and Dynamics

وتكشف رسم خرائط المناخ في المناطق الصحراوية عن أنماط تهطالية معقدة، بما في ذلك أحداث هطول الأمطار النادرة ولكن المكثفة التي تشكل المناظر الطبيعية للصحراء، وتظهر الخرائط كيف تؤدي خريجات الأمطار إلى إنشاء مناطق انتقالية بين صحاري حقيقية وأراضي أو شراعي شبه قاحلة، وهذه المناطق الانتقالية حساسة بوجه خاص إزاء تغير المناخ وضغوط استخدام الأراضي.

وتميز درجة الحرارة القصوى البيئات الصحراوية، حيث يعاني العديد من الصحارى دون المدارية من درجات حرارة نهارية تتجاوز 50 درجة مئوية بينما يمكن أن تهبط درجات الحرارة الليلية بالقرب من التجميد، وتلتقط الخرائط الحرارية باستخدام أجهزة الاستشعار الساتلية ذات الأشعة تحت الحمراء هذه درجات الحرارة الداخلية وتساعد الباحثين على فهم كيف تجابه الكائنات الصحراوية هذه التقلبات.

استراتيجيات التكيف مع الحياة الصحراوية

وتبرز الخرائط الإيكولوجية للمناطق الصحراوية التوزيع المرتق للحياة في هذه البيئات القاسية، ويحدد توافر المياه المكان الذي يمكن أن يُنشئ فيه النبات، ويخلق الشوفان على طول قنوات الصرف، وفي المناطق التي تُستخدم فيها المياه الجوفية الضحلة، ويُستخدم رسم خرائط هذه الموارد تطبيقات عملية لصالح السكان البدو وإدارة الحياة البرية.

وتظهر الأنواع الحيوانية في الصحراء تكيفات ملحوظة مع القاحلة، وتكشف أنماط توزيعها عن كيفية استغلال الأنواع المختلفة للموارد المتاحة، والسلوك النباتي، وعادات الحرق، وآليات حفظ المياه المتخصصة، تؤثر جميعها على توزيع الأنواع عبر المناظر الطبيعية الصحراوية، وتساعد الخرائط التي تجمع بين البيانات المتعلقة بظواهر الأنواع وخصائص الموئل على التنبؤ بكيفية استجابة النظم الإيكولوجية الصحراوية للظروف المناخية المتغيرة.

التصحر وتدهور الأراضي

ومن أهم تطبيقات رسم الخرائط الصحراوية رصد التصحر رقم 8212؛ والعملية التي تصبح بها الأراضي المنتجة قاحلة بصورة متزايدة، ويتيح تحليل السلاسل الزمنية الساتلية للباحثين تتبع انخفاض الغطاء النباتي، وتآكل التربة، وتوسيع الهوامش الصحراوية، وتستخدم اتفاقية الأمم المتحدة لمكافحة التصحر هذه الخرائط لتحديد المواقع الساخنة التي تتطلب التدخل وتقييم فعالية برامج استعادة الأراضي.

وتعجل الأنشطة البشرية، بما في ذلك الزراعة المفرطة، والزراعة غير المستدامة، واستخراج المياه بالتصحر في مناطق كثيرة، وتكشف الخرائط التي تطال كثافة السكان البشرية، وأرقام الماشية، وممارسات استخدام الأراضي التي تنطوي على اتجاهات نباتية، عن التفاعلات المعقدة بين العوامل الاجتماعية والبيئية التي تؤدي إلى تدهور الأراضي.

الأراضي الرطبة

التصنيف والتوزيع العالمي

وتمثل الأراضي الرطبة المناطق الانتقالية بين البيئات البرية والمائية، التي تتسم بتشبع المياه في سطح التربة أو بالقرب منه، وذلك بالنسبة لجميع أو جزء من السنة، ويشمل هذا التعريف الواسع أنواعا متنوعة من النظم الإيكولوجية، بما في ذلك المستنقعات التي تهيمن عليها الأشجار، والمهرقات التي تتراكم فيها النباتات، والخرائج التي تتراكم فيها الخنازير، وتتطلب رسم خرائط إيكولوجية دقيقة لكل من هذه المناطق المختلفة تمييزا لهذه الأنواع المختلفة.

وتقع الأراضي الرطبة في كل قارة باستثناء القارة القطبية الجنوبية، وإن كان توزيعها غير متساوٍ إلى حد كبير، وتشمل مناطق الأراضي الرطبة الرئيسية البانتال في أمريكا الجنوبية، والسونداربان في بنغلاديش والهند، ودلتا أوكافانغو في الجنوب الأفريقي، وإيفرغلادز في فلوريدا، وتشكل أراضي البذور الشمالية أحد أكبر مجمعات الأراضي الرطبة على الصعيد العالمي، حيث تخزن كميات كبيرة من الكربون في رواسب المتراكمة.

وتشكل رسم خرائط الأراضي الرطبة تحديات فريدة لأن حدودها تتحول إلى مستويات مياه موسمية وتقلبات مناخية سنوية، وتحتفظ اتفاقية رامسار بشأن الأراضي الرطبة بقاعدة بيانات عالمية للأراضي الرطبة ذات الأهمية الدولية، وتوفر بروتوكولات موحدة للتصنيف ورسم الخرائط لدعم جهود الحفظ في جميع أنحاء العالم.

الوظائف الهيدرولوجيّة ونوعية المياه

وتؤدي الأراضي الرطبة وظائف هيدرولوجية حرجة تساعد على توضيحها وتحديدها كميا، وخلال فترات سقوط الأمطار الغزيرة، تستوعب الأراضي الرطبة المياه الفائضة وتفرج عنها ببطء، مما يقلل من ذروة الفيضانات في أسفل المجرى، وتوفر الأراضي الرطبة على امتداد الأنهار مثل نهر ميسيسيبي وميكونغ السيطرة الطبيعية التي تحمي المجتمعات البشرية والهياكل الأساسية.

ويمثل تحسين نوعية المياه خدمة أساسية أخرى للأراضي الرطبة، حيث تنتقل المياه عبر الغطاء النباتي والتربة، وتستقر الرواسب، وتتناول النباتات المغذيات، وتوزع الملوثات بالنشاط المجهري، وتساعد الخرائط التي تبين الترابط بين الأراضي الرطبة وغيرها من هيئات المياه المخططين على فهم المكان الذي توفر فيه حماية الأراضي الرطبة أكبر الفوائد من حيث جودة المياه في المجرى.

Biodiversity Hotspots in Wetland Ecosystems

وعلى الرغم من تغطية حوالي 6 في المائة فقط من مساحة الأرض(6217)؛ والأراضي الرطبة تدعم نسبة عالية بشكل غير متناسب من التنوع البيولوجي العالمي، وهي توفر موئلاً حرجاً لصيد المياه، والأسماك، والآفات، والعديد من أنواع النباتات المكيفة مع الظروف المشبعة، وتعتمد أنواع الطيور المهاجرة على شبكات الأراضي الرطبة على امتداد الطرق، مما يجعل رسم خرائط هذه الموائل أمراً أساسياً للتعاون الدولي في مجال الحفظة.

ويكشف رسم خرائط توزيع الأنواع في الأراضي الرطبة عن أنماط النضوب والضعف، إذ أن العديد من أنواع الأراضي الرطبة لديها نطاقات محدودة ومتطلبات خاصة للموائل، مما يجعلها معرضة بشكل خاص لفقدان الموئل وتدهوره.

رصد الخسائر في الأراضي الرطبة وترميمها

وقد كانت الخسائر التاريخية في الأراضي الرطبة كبيرة، حيث فقدت بعض المناطق أكثر من 50 في المائة من مساحة الأراضي الرطبة الأصلية في سبيل الصرف الصحي لأغراض الزراعة والتنمية الحضرية ومشاريع الهياكل الأساسية، وتوثق الخرائط التي تقارن مدى الأراضي الرطبة بالظروف الراهنة هذه الخسائر وتوفر خطوط الأساس للتخطيط لإعادة التوطين.

ويتيح الرصد بواسطة السواتل تتبع النجاح في استعادة الأراضي الرطبة بمرور الوقت، وقد وضعت التغييرات في الغطاء النباتي ونظام المياه ووجود أنواع المؤشرات من خلال تحليل الصور المتعددة المراحل، وقد وضعت وكالة الفضاء الأوروبية ] منتجات رصد مكرسة للأراضي الرطبة باستخدام بيانات ساتلية " سينتينيل " التي تدعم برامج التقييم العالمية والإقليمية.

تقنيات تصور البيانات لرسم الخرائط الإيكولوجية

Remote Sensing Technologies

وتستند عملية رسم الخرائط الحديثة للنظام الإيكولوجي إلى تكنولوجيات الاستشعار عن بعد التي تلتقط البيانات عبر موجات متعددة من الطيف الكهرومغناطيسي، وتظهر أجهزة الاستشعار المتعددة الأطياف على السواتل مثل لاندسات وكشف سيتينيل الضوء في نطاقات مرئية وشبه خاضعة للأشعة تحت الحمراء، وتنتج أنواع مختلفة من النباتات، وظروف التربة، وأجهزة المياه توقيعات ذاتية على الطيف يمكن أن تصنفها تلقائيا.

وتلتقط أجهزة الاستشعار الهيدروجينية بيانات في مئات النطاقات الضيقة، مما يتيح التمييز على نحو أفضل بين أنواع النظم الإيكولوجية، مثلاً، يمكن أن تميز بين مختلف أنواع الأشجار في الغابات الاستوائية أو تحدد مجتمعات النباتات المحددة في الأراضي الرطبة، ويوفر رادار الفتحة التركيبية مصدراً قيماً آخر للبيانات، وهو ما يفيد بشكل خاص في رسم الخرائط في المناطق ذات الغطاء الغيومي المستمر.

تحليل نظم المعلومات الجغرافية

وتدمج برامج نظام المعلومات الجغرافية البيانات المستمدة من مصادر متعددة وتتيح إجراء تحليل مكاني متطور، ويساعد تحليل الكميات حول حدود النظم الإيكولوجية على تقييم آثار استخدامات الأراضي المتاخمة، ويجمع التحليل المفرط بين خرائط النظم الإيكولوجية والبيانات المتعلقة بالطرق والمستوطنات وحدود المناطق المحمية لتحديد الثغرات في تغطية الحفظ.

وتُحدِّد مقاييس الغطاء الأرضي المحسوبة من خرائط النظم الإيكولوجية كمية أنماط التجزؤ، وحجم التنظيف، والربط بين الشبكات، وهذه القياسات لها آثار مباشرة على استمرار الأنواع وقدرتها على التكيف مع النظم الإيكولوجية، وقد أظهرت الدراسات أن النظم الإيكولوجية المجزأة للغاية تدعم أنواعا أقل، وهي أكثر عرضة للاضطرابات من الكتل المتاخمة للموائل الطبيعية.

التطبيقات العملية والآثار على حفظ الطبيعة

وتدعم خرائط النظم الإيكولوجية عملية صنع القرار على نطاق واسع، بدءاً بالتخطيط المحلي لاستخدام الأراضي إلى الاتفاقات البيئية الدولية، ويستخدم مديرو المناطق المحمية الخرائط لرصد سلامة الحدود، وتعقُّب آثار الزوار، وتحديد أولويات الإجراءات الإدارية، وتستخدم منظمات حفظ الطبيعة خرائط النظم الإيكولوجية العالمية لتحديد المواقع الساخنة للتنوع البيولوجي وتقييم التهديدات في المناطق الكبيرة.

ويعتمد تخطيط التكيف مع تغير المناخ بشكل متزايد على خرائط النظم الإيكولوجية للتنبؤ بكيفية تحول توزيع الأنواع وحدود النظم الإيكولوجية في ظل سيناريوهات مناخية مختلفة، وتشير الدراسات النموذجية إلى أن بعض النظم الإيكولوجية، ولا سيما تلك التي توجد في ارتفاعات مرتفعة أو في المناطق القطبية، قد تتقلص بدرجة كبيرة مع ارتفاع درجات الحرارة، وتساعد الخرائط التي تظهر إمكانية توزيع النظم الإيكولوجية في المستقبل المخططين على تحديد المناطق التي يمكن أن تكون بمثابة نقاء المناخ.

وتستفيد من التعليم البيئي خرائط النظم الإيكولوجية الجيدة التصميم التي تنقل الأنماط المكانية المعقدة إلى الجماهير غير المتخصصة، وتتيح الخرائط التفاعلية على الإنترنت للمستخدمين استكشاف توزيع النظم الإيكولوجية، والتقسيم من النطاقات العالمية إلى النطاقات المحلية، والحصول على معلومات مفصلة عن مواقع محددة، وتعزز هذه الأدوات زيادة فهم الجمهور لخدمات النظم الإيكولوجية وأهمية الحفظ.

خاتمة

وتُحوِّل الخرائط الجغرافية فهمنا للغابات والصحراء والأراضي الرطبة عن طريق الكشف عن أنماط قد تظل مخبأة، ومن الغطاء الكثيف لغابات الأمطار الاستوائية إلى المناطق الضيقة من الصحراء القاحلة، وثراء الأراضي الرطبة التي تغذيها المياه، توفر الخرائط سياقا أساسيا لتقدير تنوع وتوزيع الأرض)٢٨٢١(؛ وتحسنت تفاصيل النظام الإيكولوجي العالمي فيما يتعلق بتكنولوجيا الاستشعار عن بعد، ودقة النظام الإيكولوجي الكبير.

ومع استمرار الضغوط البيئية، ستؤدي الخرائط دورا متزايد الأهمية في توجيه جهود الحفظ وتعزيز الإدارة المستدامة للأراضي، ومن خلال جعل بيانات النظم الإيكولوجية متاحة للباحثين وواضعي السياسات والجمهور، تسهم رسم الخرائط بشكل مباشر في صنع القرارات المستنيرة التي توازن بين الاحتياجات البشرية والحفاظ على النظم الطبيعية، وفهم أماكن وجود النظم الإيكولوجية، وما هي الظروف التي تحتاج إليها، وكيفية تغييرها، توفر الأساس اللازم لإدارة الكوكب بفعالية(ب)(ب) 817؛ والتراث البيولوجي.