Охрана окружающей среды пособие 4 модуль (1135362), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

В последние годы этот метод начал применятьсяи в изучении донных сообществ и экосистем прибрежной зоны.Этот метод стал уже вполне обычным для картографирования наземнойрастительности, составления геоботанических карт и даже для учетов крупных копытных,миграционных скоплений птиц и т.п. В морские исследования дистанционные методыначали проникать позже, но в последние десять-пятнадцать лет наблюдается ихинтенсивное развитие и значительное расширение области их применения. Первыеуспешные опыты применения спутниковой информации связаны с картографированиемразличных характеристик водной поверхности.81Спутниковая и аэрофотосъемка позволяет получать изображения поверхностиземли, в разных участках видимого и инфракрасного спектров с различной разрешающейспособностью в зависимости от характеристик системы.

Максимальное разрешениеспутниковой съемки, применяемой в гражданских целях, на данный момент – 50 см.Для осуществления глобального мониторинга поверхности открытых вод морей иокеанов широко известны такие системы как SeaWiFS (Sea-viewing Wide Field-of-viewSensor) и MODIS Aqua (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), для которых ужесозданы и в большой степени отработаны алгоритмы определения соответствующихоптических параметров.На основании спутниковых данных построены подробные карты распределенияповерхностной температуры, концентрации хлорофилла в поверхностном слое и т.п.Применениемногоканальнойспутниковойфотографиипозволилонетолькокартографировать распределение отдельных параметров по поверхности Океана, но инаблюдать за их динамикой в разных масштабах пространства и времени.Однако, уже около тридцати лет назад аэрофотосъемка успешно применялась дляоценки и картографирования запасов донных водорослей-макрофитов.

Ограниченнаяглубина проникновения световых волн представлялась непреодолимым препятствием дляиспользования спутниковых данных в бентосных исследованиях. Однако в последние годыбыло предпринято несколько попыток применения космических методов в изучениидонных сообществ прибрежной зоны.В настоящее время применение спутниковой информации при изучении,картографировании и контроле состояния морских донных экосистем ограничивается,преимущественно, коралловыми рифами. В рамках программы Reef Check производитсяконтроль состояния экосистем коралловых рифов во всем мире, основанный как наспутниковой информации, так и на прямых натурных наблюдениях, позволяющихинтерпретировать полученные изображения и экстраполировать их на большую площадь.Сейчас в программе участвует более 5000 обученных добровольцев и 160 ученых.Наблюдения ведутся на 1500 рифах в 60 странах.Изучениепространственногораспределенияводорослей-макрофитовбылопроведено на одном из коралловых рифов Австралии с использованием данных Landsat 5TM.

Используя спутниковые фотографии и подспутниковые наблюдения в 50 точках,авторы классифицировали и картографировали распределение макроводорослей.Используя снимки, полученные с помощью Landsat 7 ETM+, группа французскихученых исследовала сообщества коралловых рифов у берегов Флориды и Гавайскихостровов.82У берегов Кувейта с помощью спутниковой информации, подкрепленнойнатурными наблюдениями, были выявлены и нанесены на карту в прибрежной зоне (доглубины 10 м) заросли водорослей рода Sargassum.Последнеедесятилетиехарактеризуетсябурнымразвитиемприменениядистанционных методов, особенно, в контроле состояния прибрежных сообществкоралловых рифов.

Возможности применения аналогичного подхода к другим типамэкосистем исследованы в меньшей степени. Спутниковые снимки были использованы,например, для распознавания сообществ песчаной литорали в заливе Мэн. Наатлантическом побережье Европы был начат проект BIOPTIS, ставящий цельюкартографирование литоральных сообществ бентоса умеренных широт с помощьюкосмоснимков.Очевидно, что аналогичные методы могут позволить картографировать иконтролировать в режиме реального времени состояние многих других типов прибрежныхэкосистем – мангровых зарослей, илистых маршей, сообществ приливно-отливной зоныразличных типов и заросли макрофитов в верхней сублиторали.

По-видимому, методы,базирующиеся на спутниковой информации применимы к любым типам донных сообществот супралиторали до глубины 10 – 16 м. В тропических морях с хорошей прозрачностью –до 25 м, в умеренных широтах – до 6 м.Геофизические методыПостроение карт, основанных на геофизических характеристиках – это эффективныйспособ изучения структуры донных сообществ и их распределения в пространстве. Такиекарты показывают интегрированные характеристики дна – комплекс «исторической»геологии, современных процессов осадконакопления, воздействия биотических факторов.Применение геофизических методов для картографирования и изучения структурыдонных сообществ началось в 1940х годах.

Первые гидролокаторы бокового обзорапроизводили сонограммы очень низкого разрешения, которое позволяло выделять толькобольшие и контрастные объекты, такие как затонувшие корабли. В 1970-80-х годах сразвитием геофизических технологий стало возможно получать сонограммы практическифотографического качества. В нашей стране первые работы в этой области были начаты вконце 1970-х годов, но были остановлены из-за технического несовершенства системпозиционирования судна и техники записи акустического сигнала.Появлениесистемспутниковогопозиционированияицифровойзаписиакустического сигнала для последующей компьютерной обработки открыли широкиевозможности для использования гидролокатора бокового обзора для картографированиядонных сообществ.83Наиболее часто для картографирования в биологических целях используютсягидролокаторы бокового обзора и многолучевые эхолоты.Также для картографирования могут быть использованы высокоразрешающиесейсмические системы.

Такие системы дают представление о структуре вертикальногоразреза (до глубины 50 м в мягких осадках) и могут быть использованы длякартографирования сообществ инфауны. Эти системы редко используются исключительнодля биологических целей, т.к. для биологов обычно представляют наибольший интересверхние 15-20 см осадка, а эта информация может быть получена из данных гидролокации.В настоящее время работы по картографированию с помощью ГЛБО ненарушенныхдонных сообществ широко проводятся во всем мире. Получение карты распределенияотраженного акустического сигнала позволяет выявлять контуры с разной отражающейспособностью поверхности. Планирование сетки станций для заверки выделенныхконтуров позволяет намного сократить объем дночерпательных съемок. На следующемэтапе происходит составление алгоритмов биологического дешифрирования акустическогосигнала.

Точность и надежность интерпретации акустического сигнала определяется наданном этапе количеством обработанных ключевых участков, используемых длядешифрирования.Гидролокатор позволяет получить представление о характере (плотности) донныхосадков, а также с большой подробностью реконструировать мелкомасштабнуюбатиметрию заданного участка дна на относительно большой площади.Поэтому чаще всего гидролокатор бокового обзора (иногда – в комплексе с другимиакустическими методами, такими как сейсмопрофилирование, или подводная фото- ивидеосъемка) применяется для поиска и картографирования наиболее контрастныхобъектов. Так, например, были нанесены на карту метановые высачивания у балтийскогопобережья Германии и исследована их динамика во времени.

Легко поддаютсякартографированию акустическими методами погруженные коралловые рифы, мидиевые иустричные банки.Более сложную задачу представляет нанесение на карту и изучение биологическихсообществ на визуально однородном грунте или на участках дна, слабо различающихся поакустической плотности. Однако в последние годы появляются удачные примеры решенияэтой задачи.Использование гидролокатора бокового обзора, позволило, например, за короткоевремя исследовать площадь порядка 500 км2, выделить и нанести на карту распределениедонных осадков у побережья Португалии. Семь типов донных отложений (заиленный оченьмелкий песок, заиленный мелкий песок, очень мелкий песок, мелкий песок, средний песок,84песок с гравием, гравий с песком), выявляемых традиционными методами анализа,пришлось объединить в три группы, которые надежно распознавались с помощью локатора.Поскольку между характером донных отложений и населяющими их организмамисуществует достаточно сильная связь, а кроме того, сами организмы могут модифицироватьакустический сигнал, применение локатора позволяет перейти от картирования донныхотложений к распознаванию сообществ организмов и к изучению пространственнойструктуры донных ландшафтов.Такая же работа была проделана Австралийским центром морских исследований наглубинах свыше 50 м в нескольких пространственных масштабах.

Исследователями быловыделено 10 вариантов донных отложений и ассоциированных с ними организмов, которыебыли нанесены на карту. Выделенные контуры заверялись с помощью подводнойвидеокамеры.Наилучшие данные для картографирования донных сообществ могут быть полученысочетанием трех методов – гидролокации, фотографирования дна и отбора биологическихпроб традиционными методами – с помощью дночерпателей и т.п. Таким образом былкартографирован большой участок дна Бристольского залива в рамках проекта BIOMOR4.Подводная фото- и видеосъемкаИспользование фотосъемки в исследованиях бентосных сообществ шельфовой зоныначалось в 1950-х гг. По мере совершенствования техники в практике гидробиологическихисследований увеличивается популярность методов учета бентосных организмов сприменением фото- и видеоаппаратуры.Применение методов фото- и видеосъемки наиболее эффективно при проведениикачественного учета представителей макрозообентоса в глубоководных районах,проведении долгосрочного мониторинга изменений состояния сообществ и ростаприкрепленных форм.

Фотосъемка служит наиболее эффективным методом для изученияфауны твердых субстратов, где традиционные методы отбора проб непригодны.Фотосъемку можно использовать как качественный и количественный методописания. Как количественный метод фотосъемку часто применяют для оценкипроективного покрытия водорослей и для учета кораллов разных видов на рифах. Внастоящее время разработано множество методов анализа фотографий с цельюколичественного учета донной фауны.Применение подводного видео- и фото имеет ряд очевидных преимуществ посравнению с методами традиционного пробоотбора:возможность работы на твердых субстратах;сохранение целостности учитываемых сообществ;85охват больших площадей учета;значительное сокращение, а часто и исключение весьма трудоемкихводолазных работ, что особенно важно при работе на больших глубинах илив районах со сложной топографией дна и повышенной гидродинамикой.Фото- и видеосъемки используется для решения нескольких задач.

Эти методыпозволяют:быстро получить визуальную информации о характере дна, размерах ирасположении отдельных фаций, оценить мезо- и микрорельеф и характергрунта изучаемого полигона;описать мелкомасштабную мозаику распределения отдельных видов, ивыявить характер распределения сообществ;произвести количественный учет крупных организмов, не улавливаемыхколичественными орудиями, такими как дночерпатель или бокс-корер;исследовать сообщества твердых субстратов, на которых большинствогидробиологических орудий не работает или работает плохо.Недостатки метода:поизображенияминогдазатруднительносточностьюдовидаидентифицировать некоторых гидробионтов;фотоучет неприменим для определения видового состава эпибентосныхсообществ, включающих множество мелких видов.

Характеристики

Список файлов лекций