Lasy są jednym z podstawowych ekosystemów występujących na Ziemi. Są istotne zarówno z punktu widzenia ekonomicznego, jak i przyrodniczego. Drewno, czyli jeden z głównych produktów lasów przemysłowych, jest wykorzystywane w niezliczonej ilości zastosowań.
Najczęściej myślimy o nim jako o podstawowym materiale do budowy i wykończenia domów oraz głównym składniku papieru i opakowań. Jednakże drewno jest również wykorzystywane w produkcji żywności – wystarczy wspomnieć syrop klonowy albo drewno wykorzystywane do wędzenia mięsa. Lasy są także źródłem leków: przeciwbólowe i przeciwzapalne właściwości kory wierzby były znane co najmniej od starożytności. Obecnie kwas acetylosalicylowy jest produkowany przemysłowo, ale było to możliwe dzięki wcześniejszemu wyizolowaniu tego składnika czynnego z drzew.
Wartości lasów nie można jednak ograniczać do parametrów czysto finansowych. Lasy nie tylko produkują znaczącą część tlenu, którym oddychamy, ale też stanowią oazy bioróżnorodności utrzymujące Ziemię, która dzięki nim funkcjonuje w sposób, jaki sprzyja naszemu przetrwaniu jako ludzkości. Lasy odgrywają istotną rolę w wyłapywaniu CO2 z atmosfery, a wspieranie ich rozwoju może pomóc zatrzymać skutki zmian klimatu. W naszej strefie klimatyczno-geograficznej lasy są najmniej zniekształconą przez człowieka formacją przyrodniczą i przez to stanowią podstawę do utrzymania równowagi ekologicznej.
Jak chronić lasy?
Niestety na skutek narastającej ekspansji człowieka na środowisko oraz wywołane przez nas globalne zmiany klimatu, lasy są obecnie w coraz gorszej kondycji. Dotyczy to zarówno lasów komercyjnych, jak i niestety teoretycznie chronionych, naturalnych puszcz. Monitorowanie i wdrażanie środków zaradczych w lasach jest bardzo trudne. Lasy pokrywają zwykle bardzo rozległe powierzchnie, często porastają obszary o trudnej rzeźbie terenu (bo bardziej płaskie tereny są preferencyjnie zajęte przez rolnictwo) i przez to dostęp do nich jest bardzo ograniczony. Z poziomu gruntu jest tam więc bardzo trudno się dostać i zbadać potencjalne zagrożenia pochodzące ze świata naturalnego, takie jak wiatry, susza, ataki owadów. Jednak przede wszystkim trudno jest zapobiegać różnym zagrożeniom dla lasu powodowanym przez nas samych (na przykład zanieczyszczenia przemysłowe, nielegalne wycinki czy wywołane przez nas pożary). Na szczęście coraz więcej informacji można uzyskać dzięki danym z satelitów, samolotów, a nawet dronów.
Metody te polegają na analizie różnych typów fal elektromagnetycznych, głównie światła widzialnego i podczerwonego, ale ostatnio również coraz ważniejsze stają się dane w zakresie radarowym, a także różnorodne aplikacje laserów. W zależności od tego, na czym dokładnie polega problem, konieczne jest użycie odpowiedniego typu i źródła danych, które różnią się od siebie pod względem rozdzielczości przestrzennej (jakiej wielkości jest najmniejszy obiekt, jaki da się rozpoznać na obrazowaniu, wyrażanej jako liczba metrów na piksel), czasowej (jak często fotografowany jest ten sam obszar) oraz spektralnej (jak dużo różnych kolorów światła urządzenie jest w stanie rozpoznać). W czasie analizy konieczne jest nawet wzięcie pod uwagę typu krajobrazu, w jakim się znajdujemy – metoda, która doskonale działa w jednym miejscu może się kompletnie nie sprawdzić w innym, z uwagi na przykład na różnice w gęstości lasu lub jego składzie gatunkowym.
Nielegalna wycinka lasu
Duże połacie lasów tropikalnych są obecnie intensywnie wycinane, żeby zrobić miejsce na wielkoskalową działalność rolniczą – głównie produkcję oleju palmowego (Indonezja), soi i hodowli bydła (Brazylia), a także pod działalność górniczą. Zniszczenia tego typu rujnują duże powierzchnie puszczy, przez co łatwo je wypatrzyć, nawet jeżeli rozdzielczość przestrzenna danych to dziesiątki metrów. W monitorowaniu tego typu działalności bardzo istotne są dane o dużej rozdzielczości czasowej. Na przykład na stronie globalforestwatch.org można znaleźć interaktywne mapy pokazujące niszczenie lasów tropikalnych, jakie nastąpiły w ciągu ostatnich tygodni. Teoretycznie powinno to być wykorzystane przez służby porządkowe w danym kraju, które wiedzą dzięki temu, gdzie dokładnie przyjechać, aby aresztować osoby dokonujące nielegalnych wycinek. W praktyce niestety nie wszystko zależy od nauki, ale istotna jest również wola polityczna, żeby coś zrobić z problemem.
W Amazonii bardzo dużym problemem jest nielegalna wycinka selektywna – to sytuacja, gdy usuwa się nie cały las, ale pojedyncze, największe i najbardziej wartościowe (przyrodniczo i ekonomicznie) drzewa. Jest to mniej szkodliwe dla środowiska niż wycinanie wszystkiego do gołej ziemi, ale niestety często tego typu działalność jest prowadzona na terenach o największej wartości przyrodniczej. Powoduje to zmniejszenie różnorodności biologicznej na danym terenie, może prowadzić do zagrożenia funkcjonowania całych gatunków, bo złodzieje skupiają się na kilku zaledwie gatunkach drzew jakie przynoszą im największe zyski.
Do niedawna ten problem był niemal niemożliwy do prześledzenia, o ile złoczyńcy nie zostali przypadkiem złapani na gorącym uczynku, co w środku dżungli amazońskiej nie jest proste. Na szczęście teraz, dzięki większej dostępności bardzo wysokorozdzielczych danych satelitarnych (tylko kilkadziesiąt centymetrów na piksel!) i laserowego mierzenia odległości i gęstości w lesie oraz zaawansowanym technikom uczenia maszynowego, można (w niektórych przypadkach) rozpoznać poszczególne drzewa w lesie i śledzić ich wzrost – lub nagłe zniknięcie. Pozwala to wytypować miejsca, gdzie właśnie grasują złoczyńcy i dopaść ich na gorącym uczynku.
Teledetekcja lasów to przyszłość, ale i teraźniejszość
Jest wiele innych problemów lasów, które mogą być rozwiązane dzięki teledetekcji. Na przykład dzięki danym hiperspektralnym (czyli mierzącym setki różnych kolorów światła widzialnego i podczerwonego) można dokładnie śledzić rozprzestrzenianie się chorób lasów. Dzięki temu podjęte środki zaradcze trafiają tylko tam, gdzie są potrzebne. Podobne dane są wykorzystywane do rozpoznawania poszczególnych gatunków drzew bez konieczności udawania się w teren. Strażacy walczący z pożarami lasów już teraz polegają na danych satelitarnych i dronowych, żeby nie tylko śledzić na bieżąco rozprzestrzenianie się ognia na ogromnych terenach, ale też wybrać lokalizację, w której najlepiej skupić swoją uwagę. Możliwe jest to nawet jeżeli cała okolica jest pokryta dymem – co jest niewidzialne dla naszych oczu, może być łatwo rozpoznawalne dla urządzeń „widzących” w innych zakresach promieniowania. Z pewnością w przyszłości znaczenie danych satelitarnych w leśnictwie tylko wzrośnie.
Źródła:
Zdjęcia pochodzą ze strony Tracking Amazon Deforestation from Above NASA: https://earthobservatory.nasa.gov/images/145988/tracking-amazon-deforestation-from-above
Slajdy z prezentacji po polsku: prof. URK dr hab. inż dr Piotra Wężyka, „Dane satelitarne dla administracji publicznej Przykłady zastosowań obrazów satelitarnych w leśnictwie” przygotowanej dla POLSA.
Finer et al. 2018. Combating deforestation: From satellite to intervention [w:] Science 360, 6395:1303-1305, DOI: 10.1126/science.aat1203.