Czy NASA uratuje lasy?

NASA, a konkretniej technologia opracowana przez Centrum Lotów Kosmicznych Goddard’a / NASA aktywnie wspiera walkę z plagą szkodników lasów. Północnowschodnie lasy USA pokrywają powierzchnię ponad 165 milionów akrów, czyli obszar prawie tak ogromny jak cały stan Texas. Wkrótce jednak miliony drzew – jesionów i sosen mogą zniknąć z powierzchni ziemi, a to głównie dzięki dwóm maleńkim, niezwykle żarłocznym szkodnikom. Operacja łącząca zastosowanie technologii opracowanej w Centrum Lotów Kosmicznych Goddard’a / NASA w Maryland, pomoże amerykańskim Służbom Leśnym zrozumieć wpływ niszczycielskich insektów na północnowschodnie lasy Stanów Zjednoczonych. Do przeprowadzenia operacji wykorzystano samolot należący do Służb Leśnych USA, zaś w jego kokpicie zainstalowano unikalny instrument znany jako G-LiHT, czy też LiDAR Goddard’a – wielowidmowy, termowizyjny skaner powietrzny. Wielowidmowy, czyli taki, który obrazuje w pełnym zakresie barw, tj. w spektrum widzialnym, w podczerwieni i ultrafiolecie, a także w zakresie mikrofal. Tak wyposażeni naukowcy obu agencji (kosmicznej i leśnej) dokonywali tego lata przelotów nad lasami stanów Massachusetts, New Hampshire, New York, and Rhode Island, by stosując system G-LiHT dokonać pomiarów symptomów i parametrów stanu zdrowia puszczy. G-LiHT pozwala na dokonanie obrazowania z wysokości około 300 metrów, przy prędkości bliskiej 250 km/h

Obrazowanie za pomocą systemu G-LiHT, źródło: NASA / Centrum Lotów Kosmicznych Goddard’a

Czy USA to nie jest kraj dla starych sosen?

Południowy Żuk Sosnowy (a może Sosnowiaczek?) /the Southern pine beetle – łac.: Dendroctonus frontalis Zimmermann/, drapieżnik śmiertelnie zagrażający sosnom już w pierwszej dekadzie drugiego millenium kosztował południowowschodnią gospodarkę USA ponad 1,5 miliarda dolarów. Szacuje się, że żarłoczny żuczek już zaatakował tysiąc akrów lasów stanu Nowy Jork, ostatnio plagę wykryto też na terytoriach Connecticut i Massachusetts. Natomiast Szmaragdowy Kornik Jesionowy (lub bardziej „po naszemu” – Jesionowcowiaczek) /The emerald ash borer – łac.: Agrilus planipennis/to egzotyczny szkodnik, który prawdopodobnie przywędrował z Azji i już został okrzyknięty najgroźniejszym zabójcą drzew w USA. Larwy tego kornika drążą kanały pod korą jesionu, niszcząc naczynia przewodzące substancje odżywcze, wodę i tlen, co w końcu doprowadza do śmierci drzewa. Owad kolonizuje najpierw koronę, a następnie przesuwa się w dół rośliny. Do tej pory zabił już dziesiątki milionów egzemplarzy jesionu w północnowschodnich borach USA, a jego żerowanie potwierdzono w kolejnych (sic!) 24 stanach oraz w dwóch prowincjach kanadyjskich.

Southern Pine Beetle, źródło: www.mfc.ms.gov/southern-pine-beetle.php

DrBruce Cook – fizyk, badacz biosfery – naukowiec centrum Goddard’a pracujący min. nad systemem LiDAR oraz wymianą gazową pomiędzy atmosferą a ekosystemami stwierdził, że Szmaragdowy kornik jesionowcowiaczek w najbliższej przyszłości będzie kontynuował swoją ucztę. “ Prawdopodobnie będziemy świadkami unicestwienia większości jesionów na terytorium Stanów Zjednoczonych i Kanady” – mówi Dr Cook. Z kolei Ryan Hanavan, entomolog Służb Leśnych USA współpracujący przy projekcie G-LiHT, uznał, że te dwa szkodniki wyrządzają przemysłowi leśnemu astronomiczne wprost szkody – jeśli policzyć koszty kontroli po przejściu plagi, koszty usuwania martwych i nasadzenia młodych drzew. “To około 900 milionów USD na skutki usuwania szkód po żerowaniu żuka sosnowiaczka i około 10,5 miliarda USD prognozowane na zniwelowanie skutków plagi kornika jesionowcowiaczka ” – stwierdził Hanavan.

Emerald ash borer, źródło: www.arinvasives.org/potential-invaders-of-arkansas/emerald-ash-borer

G-LiHT

Technologia G-LiHT pomaga leśnikom monitorować stan zniszczeń wyrządzonych przez szkodniki i opracować mapę terenów objętych ryzykiem plagi. G-LiHT wykorzystuje tzw. LiDAR wysyłający miliony laserowo generowanych fotonów odpijających się od ziemi i pokrywy lasu. Przy pomocy danych wygenerowanych przez LiDAR, dr Cook i jego koledzy stworzyli szczegółowe, trójwymiarowe obrazy każdego drzewa w lesie. Każdego pnia, każdej gałęzi, każdego listeczka. Wyposażony w specjalny gadżet zdolny do postrzegania światła odbitego niewidzialnego gołym okiem, G-LiHT wyjawia mnóstwo informacji o poszczególnych gatunkach i stanie zdrowia poszczególnych drzew. Urządzenie to (spektrometr obrazowy) pomaga naukowcom wykryć zmiany w pigmentacji liści, które rośliny – jak wiadomo – wykorzystują do fotosyntezy. Bruce Cook uznał, że to niezwykle ważny wskaźnik, ponieważ regres fotosyntezy wyraźnie wskazuje na chorobę drzewa. G-LiHT wykorzystuje także dane z kamery na podczerwień. Działając jak gogle noktowizyjne wykrywające ciepło, kamera ta pozwala naukowcom wyłapać zainfekowane drzewa. Te, w których pniach żerują owady zakłócając naturalne przepływy i transpirację wody, okazują się mieć nieco wyższą ciepłotę od zdrowych. Dr Cook wyjaśnia, że G-LiHT’s pracuje trochę jak system nerwowy wykorzystujący jednocześnie różne zmysły. “Jeden zmysł nie daje pełnej informacji, pełniejszy obraz stanu zdrowia lasu daje dopiero pakiet instrumentów odwołujący się do wielu zmysłów”.

obraz drzew 3-d uzyskany dzięki techologii G-LiHT, źródło: Centrum Lotów Kosmicznych Goddard’a / Nasa

Ryan Hanavan przoduje w wykrywaniu szkodników sosny i jesionów w stanie Nowej Anglii. Razem z dokrorem Cook’iem przeprowadzali przeloty badawcze oraz obserwacje naziemne latem 2014 roku, a także tego lata – bo nawet z systemem G-LiHT naukowcy nie zobaczą z powietrza wszystkiego. Cook, Hanavan i reszta zespołu potrzebują także obserwacji „z dołu”, by móc określić stan zdrowia poszczególnych drzew. Następnie wykorzystują te zapiski, by móc lepiej interpretować to, jak G-LiHT widzi chore egzemplarze z powietrza. Dr Cook oznajmił, że ich celem nadrzędnym jest opracowanie krótkoterminowych map regresji obszarów leśnych. Wszystko po to, by władze samorządowe oraz prywatni właściciele tych terenów mogli reagować od razu, „a nie po dwóch latach, kiedy drzewa są już praktycznie martwe”. Hanavan powiedział także, że marzy o opracowanuiu system, który analizowałby prawdopodobieństwo wystąpienia plagi redukując w ten sposób koszt kontrolowania zaatakowanych obszarów dopiero w stadium, w którym niszczycielskie owady się już w pełni rozpanoszyły”. Kiedy zarządzający terenami zielonymi otrzymają informacje z odpowiednim wyprzedzeniem, Hanavan i pozostali eksperci zazwyczaj doradzają, by bezzwłocznie usuwać zainfekowane egzemplarze – tak by likwidować źródło zakażenia i chronić te drzewa, które jeszcze są zdrowe.

LiDAR umieszczony nad portem kamery w kokpicie samolotu badawczego, źródło: NASA

Podczas gdy „predator” zabijający drzewa powoli – jak szmaragdowy kornik jesionowcowiaczek – narusza stabilizację ekonomiczną na przestrzeni kilkunastu lat, epidemia drugiego szkodnika – południowego żuka sosnowiaczka – może raptownie zniweczyć plony dziesiątków lat cyklu produkcyjnego w przemyśle drzewnym. “Mówimy dosłownie o milionach, jeśli nie miliardach dolarów strat dla tej branży” potwierdził Cook. A zatem zapobieganie pladze mogłoby pomóc zaoszczędzić miliony dolarów, które właściciele terenów leśnych i samorządowcy musieliby wydać jako odpowiedzialni za usunięcie martwych, zarażonych drzew. Co więcej, chore lasy mogą się przyczynić do utraty bioróżnorodności i poważnie zaburzyć procesy w cyklu wymiany wodnej. Natomiast zdrowe lasy – o czym dziś już nie trzeba chyba nikogo przekonywać – pomagają neutralizować efekt cieplarniany redukując wciąż rosnące stężenie dwutlenku węgla w atmosferze Ziemi. NASA i Służby Leśne USA rozpoczęły stosowanie G-LiHT w 2011 r. Do tej pory w ramach wspólnego projektu profilaktyki zdrowotnej lasów wylatano ponad tysiąc godzin. Cook, Hanavan oraz ich koledzy z zespołu przestudiowali lasy strefy północnej, umiarkowanej i tropikalnej, od Alaski aż po Półwysep Jukatan. System G-LiHT wspiera także współpracę nad badaniami pól uprawnych oraz ekosystemów przybrzeżnych i oceanicznych. Brawo!

Kochani Leśnicy, Szanowni Naukowcy!

Nie wątpimy w Waszą miłość do polskich lasów, ale … może warto skontaktować się z Centrum Goddard’a w sprawie naszych kasztanowców i toczącego je szrotówka kasztanowcowiaczka? Bardzo byśmy byli radzi, żeby jeszcze nasze dzieci i wnuki mogły oglądać jesienią złote, pięciopalczaste liście, miast spalonych rudobrązowych już w sierpniu…