【遥感应用】卫星数据帮助迁徙鸟类提高生存能力
来源: http://phys.org/news/2015-09-satellite-migrating-birds-survive.html
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2016-01-07

2015年9月25日

长嘴麻鹬是几十种在洪水淹没稻田中捕食昆虫的鸟类之一。照片由“鸟类回归”项目创建。

图片提供:Greg Golet和美国自然保护协会。

更大版本图片,请见:http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/birdreturns_long_billed_curlew_gg.jpg

研究项目视频,请见:https://www.youtube.com/watch?v=PHGRdovNGmM

这个秋天,从北极向南方迁徙的鸟类将会在加州发现一块面积为7000英亩(约28.3平方公里)临时湿地栖息地进行短暂停留。在收获的几周后,湿地稻田被灌溉后浅浅地淹没。此项目由公民科学界、自然保护组织和美国国家航空航天局(NASA)和美国地质调查局(USGS)共同开发的陆地资源卫星(Landsat)影像任务联合执行。由自然保护组织创建的“鸟类回归(BirdReturns)”项目致力于为数百万水鸟中的一部分提供“跳出来的栖息地(pop-up.habitats)”,其中包括鹬、珩在内的每年从它们的夏季繁殖地阿拉斯加和加拿大,迁徙至冬季栖息地加州、墨西哥、中美洲和南美洲的鸟类。这些鸟类沿着所谓的太平洋鸟类迁徙飞行路线行进,在长途中寻找日益变得稀少的湿地,以捕食美味昆虫补充能量。

美国自然保护协会加州候鸟项目首席科学家Mark.Reynolds指出,问题所在——在加利福尼亚中央谷地区超过90%的自然湿地由于开发、农业和其他土地利用变化而丢失。此协会与其合作伙伴包括点蓝自然保护科学,加州奥杜邦和康奈尔(Cornell)大学鸟类学实验室共同实施BirdReturns项目。他进一步解释,研究的难点在于如何在可能是最重要的几个星期或几个月的迁徙时段内为迁移的野生动物创建栖息地。一直以来,他们一直在寻找可以提供帮助的空间数据。

Pop-up跳出来的栖息地

解决方案涉及大数据、双筒望远镜和稻田。康奈尔大学鸟类学实验室项目从全国鸟类观测者那里收集了包括物种和集中地点地面观测数据。基于近期一项Cornell的研究项目(NASA拨款),科学家们结合Landsat卫星遥感影像和搭载在NASA特拉(Terra)和水色(Aqua)卫星上的中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据创建了计算机模型。基于这些模型,他们可以确定在春、秋迁移季节成群飞向加州中央谷地区的迁徙鸟类,以及估测迁徙途中的鸟类数量。

Reynolds又提到,接下来的挑战是更好地了解通过模型预测鸟类位置的栖息地状态。同事们已经使用Landsat影像观测什么位置、什么时间存在静水,这些因素可以对水鸟调查进行帮助。

位于加州佩塔卢马的非盈利组织点蓝自然保护科学机构定量生态学家Matthew.Reiter开发了基于Landsat影像分析的栖息地分类模型。对于BirdReturns项目,研究团队在2000年到2011年期间分析了1500景Landsat影像并补充了2013年发射的Landsat.8影像。对每个无云区域,他们进行是否存在浅水区的分类。Reiter指出,他们能够展示每年栖息地改变情况的空间结构,栖息地变化的时间也许年年变。

匹配地点和地表水时间的Landsat信息与eBird(电子鸟类)项目的水鸟迁徙路线和时间因素相结合,BirdReturns项目寻找一些关键地区,存在更多水域可以帮助在湿地寻找食物的鸟类。

这方面农民可以参与帮助。加州中央谷地区稻农在收获后,在稻田灌溉淹没农田,软化了碎秸,更容易在明年清理。农民使用反向竞拍手段向自然保护协会提交申请,提出将每英亩田地置换成需数周创建的pop-up湿地的费用。BirdReturns项目团队审核这个申请,将申请与优先级栖息地进行比较,然后做出选择,支付给农民特殊两周内被洪水淹没稻田的费用。

今年秋天,30位农民在大约7000英亩(约28.3平方公里)稻田里灌溉了水。这是第四轮竞拍:在2014年春季、秋季和2015年春季较早进行的竞拍中,累积大约总面积达30000英亩(约121.5平方公里)的栖息地被创造出来。在2014年春季,小组调查了这些参与灌溉水的田地,以及没有灌水的对照组农田。他们发现数量超过18万的50余种鸟类使用了10000英亩(40.5平方千米)pop-up湿地——是使用未灌溉农田次数的30余倍。

Reynolds指出,这是一个相当惊人的成功。农民参与,能够把栖息地创造出来,成本只相当于购买土地或转让土地使用权的很小部分。

水资源制图

Reynolds指出,面对持续的加州干旱,这里的一些州野生动物避难所已经干涸,开展这样一个项目显得更有价值。如果农民用灌溉水来创造栖息地,它可以补偿迁徙途中其他干旱地区的不足。

将进行的Landsat.9任务工程科学家Jeff.Masek阐释,结合Landsat多年土地覆盖档案信息,此任务通常被用于栖息地和生物多样性研究。与前面的卫星比较,正在飞行的Landsat.7和Landsat.8卫星每天捕捉到了更多影像。科学家们可以为仅仅一年中固定时间出现的季节性湖泊、江河和湿地的季节性变化研究获取更多信息。越来越多的工作已经投入到水资源制图上。研究人员能够开始进行季节性水资源变化问题的更多详细研究——即:研究这些湖泊什么时候填满,什么时候干涸的问题。

Reiter提出,Landsat卫星,以及其他诸如MODIS卫星免费提供的影像对于观测景观变化对鸟类和其他动物的影响情况提供了非常有价值的数据资源。结合自然保护项目实践,研究人员使用那些影像解释某些地区可以优先考虑保护管理,有些区域也许可以放手。这些数据资源对于实现生态保护是一个非常强大的手段。

原文题目:Satellite.Data.Helps.Migrating.Birds.Survive

资料来源:http://phys.org/news/2015-09-satellite-migrating-birds-survive.html

 

(王化编译,殷永元审核)