כדור הארץ חווה ירידה מהירה במגוון הביולוגי, המכונה לעתים קרובות הכחדה ההמונים השישי.אובדן בית הגידול, שינויי האקלים וזיהום הם מינים נהיגה לסף בקצב חסר תקדים.בפני המשבר הזה, נדרשת פעולה אסטרטגית. ... [+] נשיונל מערכות מידע (GIS) הופיעו כפלטפורמה הסופית להנחיית האסטרטגיה הזו.

Defindiversity Hotspots: A Strict Standard

הרעיון של נקודה חמה מגוון ביולוגי היה פורמלי על ידי נורמן מאיירס בשנות ה-80 כדרך לזרז את מאמצי השימור שבהם הם נדרשים ביותר. כדי להיות חלק חם, אזור חייב לעמוד בשני קריטריונים נוקשים. ראשית, זה חייב להכיל לפחות 1,500 מינים של צמחי vascular שנותרו אנדמיים - כלומר מינים מצאו בשום מקום אחר על פני כדור הארץ.

כיום יש 36 נקודות חמות של מגוון ביולוגיות מוכרות ברחבי העולם.קולקטיב, הם מכסים רק 2.4% משטח הקרקע של כדור הארץ.למרות טביעת הרגל הזעירה הזו, הם תומכים בחלק יוצא דופן של החיים: יותר מ-50% ממינים צמחיים אנדמיים בעולם וכמעט 43% של ציפור אנדמית, ממאמלית, רטיפה, ומין אמפיבריאני כולל דוגמאות טרופיות, מדגסקר, מיפוי מדעי מדויק של אזור דרום אפריקה.

היתרון GIS: מעבר למפות סטטיות

מפות שימור מסורתיות היו סטטיות, לעתים קרובות נמשכות על ידי היד, ומוגבלות בכמות המידע שהם יכלו להעביר.ג'ס משנה את זה באופן יסודי על ידי מתן ניתוח דינמי, רב-שכבות.זה מאפשר לחוקרים לשאול שאלות מרחביות מורכבות: אילו אזורים של יערות שנותרו הם קריטיים ביותר עבור ציפור בסיכון? היכן הפערים ברשת הנוכחית של אזורים מוגנים?

שילוב של Disparate Data Layers

הכוח המרכזי של GIS הוא ביכולתו לשלב מידע. פרויקט GIS יחיד עבור נקודה חמה המגוון הביולוגי עשוי לכלול שכבות עבור גובה, מדרונות, משקעים שנתי, קיצוניות טמפרטורה, כיסוי קרקע, צפיפות אדם, רשתות דרכים, ואלפי מינים של נקודות התרחשות. על ידי שילוב של שכבות אלה, אנליסטים יכולים לבנות תמונה מקיפה של כוחות אקולוגיים ואנתרופולוגיים מעצב אזור חיוני עבור אינטגרציה מלאה של LT3, אך לא התפלגות של הסביבה שלהם.

מודלים חיזויים עם מודלים להפצת מינים (SDM)

אחת האפליקציות החזקות ביותר של GIS בתחום זה היא מודלים של הפצת מינים (SDM) סקרי שדה לא יכולים לכסות כל קילומטר רבוע של נקודה חמה מחוספסת. SDM אלגוריתמים, כגון MaxEnt, להשתמש במינים ידועים ומשתנים סביבתיים כדי לחזות גידול מתאים בכל הנוף.מודלים חישוב מערכת היחסים הסטטיסטית בין אם מינים ידועים לחיות בתנאים סביבתיים שם.

נוף קישוריות ו Fragmentation Analysis

המגוון הביולוגי אינו יכול לשרוד בכיסים מבודדים.מינים צריכים לעבור מעבר לנוף כדי למצוא מזון, הזדווגים, ולהתאים לשינוי האקלים. GIS מספקת כלים למדידת קישוריות נוף. Analysts יכול למפות את הפיצול היער, לזהות נקודות צובט במסדרונות חיות בר, ולמודל את הנתיבים של התנגדות לפחות עבור תנועת בעלי חיים.

תכנון שימור שיטתי

משאבי שימור מוגבלים.GIS-מפעילים כלי תכנון שיטתיים, כגון מרקסן, מסייעים לייעל את המשאבים הללו.בהתחשב במערך מטרות שימור (למשל, להגן על 20% מכל סוג צמחייה) ומערך של יחידות תכנון, התוכנה מפעילה אלפי חומרים כדי למצוא את הפתרון היעיל ביותר.זה מזהה רשת של תחומים העומדים ביעדים תוך צמצום עלויות, כגון סכסוכים עם חקלאות או פיתוח עירוני, מספק נתונים שקופים, שבו הם מבססים נתונים חדשים, וקודמים, כדי להגדיר אותם על בסיס הגנה על אזורים חדשים.

מקורות נתונים חיוניים ל- High-Resolution Mapping

הדיוק של כל ניתוח GIS הוא רק טוב כמו הנתונים שהוא צורב. מיפוי נקודה חם מודרני מבוסס על שילוב של מסדי נתונים גלובליים, תמונות לוויין, ותצפיות מקובעות שדה.

Global Biodiversity Information Facility

Global Biodiversity Information Facility (GBIF) הוא אבן הפינה של נתונים בעלי גישה פתוחה למגוון ביולוגי.הוא מצטבר מיליארדים של רשומות התרחשות מינים ממאות מוסדות ברחבי העולם, כולל מוזיאונים טבעיים, herbaria ופלטפורמות מדע אזרחיות.עבור חוקר מיפוי נקודה חמה, GBIF מספק את נקודות הנתונים הגולמיות הדרושות כדי להתחיל את הניתוח.

הרחקה מרחוק מהחלל והאוויר

לוויינים מספקים את ההקשר הסביבתי.תוכנית נאס"א/USGS Landsat מספקת ארכיון של חמישים שנה על פני כדור הארץ, המאפשר אנליסטים לעקוב אחר שינויים בכיסוי היער, העירוניזציה וההתרחבות החקלאית לאורך זמן.המשימה של סוכנות החלל האירופית Sentinel-2 מציעה תמונות אופטיות ברזולוציה גבוהה כי הוא קריטי עבור מיפוי בריאות צמחייה.

החלפת נתונים וחיישנים מודרניים

לוויינים לא יכולים ללכוד את כל המידע מבוסס הקרקע הוא חיוני עבור ניתוח קלודה ואימות.טכניקות שדה מודרני להגדיל באופן דרמטי את נפח הנתונים in-situ זמין עבור GIS אינטגרציה DNA סביבתי (eDNA) יכול לזהות מינים של דגימה מים יחיד.מקלטים אקוסטיים אוטומטיים ללכוד את הצלילים של יער, המאפשר AI לזהות ציפורים ושיחות ראשוניות לספק ראיות צילום של יונקים יונקים חמקמקים של נתונים אלה הוא ישירות, יצירת מסד נתונים גאוליטיים של נתונים גאוליטיים.

מתוך Raw Data to Actionable Insights: A Practical Workflow

בניית מפה של יקומויות חמות בדרך כלל באה בעקבות זרימת עבודה מובנת, חוזרת על עצמה.הבנת תהליך זה היא המפתח לייצור תוצאות אמינות.

  1. (FLT:0Data Acquisition andניקוי: FLT:1 הצעד הראשון כרוך להוריד נתונים של התרחשות מ- GBIF או מקורות אחרים. נתונים גולמיים אלה מכילים לעתים קרובות שגיאות, לשכפלות, וניקוי מוטהים כרוך בהסרת רשומות עם קואורדינטים חסרים, תיקון אי-קונסטנטיונומיון מס, וסינון מקומות שגויים בבירור.
  2. (FLT:0) בחירה משתנה מבחינה ביולוגית:ראה ראט 1 ( Analysts) חייב לבחור קבוצה של משתנים חזומים בעלי משמעות ביולוגית עבור המין היעד.אלה עשויים לכלול נתונים אקלים (למשל, BIO17, משקעים של הרובע הדמי ביותר), נתונים טופוגרפיים (מעלה, מדרונות), היבט וכיסוי הקרקע.
  3. (FLT:0Model Building and אימותation:FLT:1) באמצעות כלי SDM כמו MaxEnt, הנתונים הנקיים והשכבות הסביבתיות מעובדים.הנתונים מתחלקים בדרך כלל לאימון כדי לבנות את המודל ומבחן כדי להעריך את הביצועים שלו.השטח תחת ה- Curve (AUC) הוא מדד סטנדרטי להערכת דיוק. AUC גבוה מצביע על המודל באופן יעיל להבדיל בין בתי גידול לא מתאים.
  4. (FLT:0) יצירת Map ו-Matue: פרשנות: FLT:1 , תפוקה המודל הסופי הוא משטח הסתברות מתמשך, לעתים קרובות ויזואלי כמו מפת raster קוד צבע.מפה זו מובאת לפלטפורמת GIS כמו QGIS או ArcGIS. Analysts יכול אז overlay מפה זו עם גבולות שטח מוגן קיימים כדי לזהות אזורים עתירי גבוה כי הם כיום לא מוגנים המפה הסופית עבור החלטות שימור.

יישומים אמיתיים במקומות חמים קריטיים

הכוח התיאורטי של GIS מאויר בצורה הטובה ביותר באמצעות השפעת העולם האמיתי שלה במקומות חמים ספציפיים.

האנדים הטרופיים

האנדים הטרופיים הם האזור המגוון הביולוגי ביותר על פני כדור הארץ, ביתם של אלפי מינים של ציפורים אנדמיות וצמחים.ניתוח GIS שימש כאן כדי מודל ההשפעות האפשריות של שינויי אקלים על הגירה מינים. על ידי מיפוי השינוי העליון של אזורי טמפרטורה, החוקרים זיהו אזורי התחדשות קריטיים שבהם מינים יכולים לשרוד כמו החמרות האקלים.

מדגדגדג'גסקר

מדגסקר הוא עדיפות גלובלית לשימור הלמורים.יותר מ-90% מהמינים של האי מאוימים עם הכחדה, המונעת בעיקר על ידי מיפוי GIS משולב עם תמונות לוויין ברזולוציה גבוהה כדי לעקוב אחר פיצול יערות בזמן הקרוב-מציאותי. על ידי שכבת נתונים על גבי מפות פיצול, קבוצות שימור הסיכות את אבני היער הקריטיות ביותר.

דרום מזרח אסיה גשם

נקודות חמות מדרום מזרח אסיה כמו סנדהלנד והפיליפינים נמצאים תחת לחץ עצום מהחקלאות התעשייתית, במיוחד כלי שמן דקלים. GIS משמשים לפקח על ערנות פיזור מפלטפורמות כמו Global Forest Watch. ממשלות וארגונים לא ממשלתיים משתמשים באזהרות אלה כדי לזהות במהירות ולהגיב להבהרת בלתי חוקית. GIS משמש גם כדי מודל דרישות בית הגידול של מינים כמו Bornean אוanut, עוזר לזהות יערות כי מארגן אוכלוסיות מבודדות.

כתובת אתגרים עקביים ב Biodiversity Mapping

למרות כוחו, מיפוי נקודות חמות מבוסס GIS עומד בפני מכשולים משמעותיים כי אנליסטים חייבים לנווט.

נתונים מתפרסמים ו-Sampling Bias

נתונים מגוונים ביולוגיים אינם מחולקים אפילו. נקודות חמות לעתים קרובות בשטח מרוחק, תלול או מסוכן. סקרים מדעיים נוטים לצלוח ליד כבישים, נהרות נוחים ותחנות מחקר.זה יוצר FLT:0spatial sampling הטיה FLT:1 בנתונים.מודלים מאוומנים על נתונים מוטה עשויים להמעיט בחשיבותם של תחומים מתקדמים GIS יכול לעזור לחשיבה מוטה, אך דורש אתגר מתמשך של נתונים.

דינמיקה ושינויי אקלים

נקודה חמה היא לא תכונה סטטית.גבולותיה משתנים לאורך זמן בשל תהליכים טבעיים ופעילות אנושית.שינוי האקלים הוא שינוי פעיל טווח המינים של קטסטרו מעלה ומעלה בגובהו. אזור מוגן שהוקם היום כדי להגן על מין מסוים לא יכול להיות מתאים יותר למין זה ב 50 שנים.מודלים GIS חייב להיות דינמי, שילוב תרחישים של שינוי האקלים בעתיד ושימוש קרקע כדי לזהות אזורים כי יהיה עדיין יציב ניתוח צופה ארוך יותר עבור מודלים מתקדמים יותר.

עתידו של GIS בביולוגיה לשימור

תחום השימור GIS מתפתח במהירות, מונע על ידי התקדמות בכוח מחשוב, בינה מלאכותית וטכנולוגיה חיישן.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה עמוקה משנים את האופן שבו אנו מעבדים תמונות לוויין.רשתות נילי יכולות כעת להיות מאומן לזהות באופן אוטומטי מינים בודדים של עץ, לספור בעלי חיים בתדמית תרמית, לזהות פעולות כרייה בלתי חוקיות או ניתוק עם דיוק גבוה.פלטפורמות מחשוב ענן כמו גוגל למנועי כדור הארץ מאפשרות לחוקרים לעבד ארכיונים מסיביים של נתונים לווייניים ללא צורך במחשב מקומי חזק.זה מתפעל גישה לרגישים מתקדמים, לחוקרים ולשיפור קבוצות שימור בקווי הגנה על פני קבוצות של קבוצות חלל.

מדע האזרח משחק תפקיד גובר.אפליקציות ניידות מאפשרות למטיילים, תיירים וקהילות מקומיות להגיש תמונות גיאו-טמדומים של צמחים ובעלי חיים ישירות למאגרי מידע גלובליים.הנתונים המקודדים האלה עוזרים למלא פערים קריטיים של נתונים, במיוחד במקומות חמים עירוניים-פרוקסיים שבהם סקרים מסורתיים הם נדירים.בסוף, מזל"טים מספקים גשר בין תמונת לוויין משותפת לבין מטוסים יקרים לשימור כלי רכב.

מפה לפעולה

מפה של נקודות חמות המגוון הביולוגי של כדור הארץ עם GIS היא הרבה יותר מאשר פעילות אקדמית.זהו כלי מעשי חיוני להישרדות. מפה מעשה ידי היטב מתרגם את המשבר השקט של הכחדת שפה ברורה, מרחבית שמקבלי החלטות יכולים להבין ולפעול על ידי כך, זה מראה איפה כביש לא צריך להיות בנוי, שבו פארק לאומי חדש יהיה ההשפעה הגדולה ביותר, וכיצד לחבר בתי גידול נפרדים לתוך רשת כחולה, כמו גם תכונות של כדור הארץ, יש לנו, כדי לשפר את היכולת הביולוגית, כמו גם את היכולת שלנו, כדי לחדור את התמונה המלאה, כמו גם את היכולת הביולוגית, כמו גם את היכולת שלנו, כמו גם את הנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדנדים, כמו זה, על ידי יותר, כמו זה, כמו גם על ידי הגוף שלנו, כמו גם על ידי הגוף, כמו גם על ידי הגוף, כמו גם על ידי הגוף, כמו זה, כמו זה, כמו גם על ידי הגוף, כמו זה, כמו זה, כמו זה, כמו זה, כמו זה