Залучення геоінформаційних технологій у структуру збереження біологічного різноманіття та запобігання біологічним загрозам ландшафтів

Рубрика: 
Дослідження Землі з космосу
Федонюк, ТП, Скидан, ОВ
Косм. наука технол. 2023, 29 ;(2):10-21
https://doi.org/10.15407/knit2023.02.010
Мова публікації: Англійська
Анотація: 
Оскільки довгострокова стійкість як природних, так і штучних фітоценозів знаходиться під серйозною загрозою з боку біологічних загарбників, світова спільнота наполегливо працює, щоб запобігти інвазіям і швидко викорінити або зупинити поширення інвазивних видів. Відстежуючи фактичне поширення «загарбників» або прогнозуючи території, яким загрожує вторгнення, географічні інформаційні системи (ГІС) і дистанційне зондування Землі (ДЗ) можуть суттєво допомогти процесу забезпечення біологічної безпеки на державному рівні. Дослідження показали потенціал дистанційного зондування та ГІС-додатків для картографування та моделювання інвазивних видів, навіть незважаючи на те, що наразі він обмежений невеликою кількістю таксонів.
          У цій статті описано приклади застосування ГІС-технологій та ДЗЗ для відстеження кількох інвазивних видів (Utricularia australis R. br. та Lemna aequinoctialis Welw.). Для опису поширень видів було використано  актуальні інтернет-бази даних поширення видів та власні дослідження автора. Визначені перспективні шляхи виявлення та моніторингу поширення інвазивних видів, застосування індексів NDVI, вмісту хлорофілу, а також ксантофілу для виявлення змін у біорізноманітті регіонів, деякі питання ідентифікації змін біорізноманіття в агрокультурних ландшафтах, а також картографування ризиків вторгнення для територій, на яких раніше ці види не зустрічалися.
          У статті також показано можливості застосування ГІС-технологій при ідентифікації біорізноманіття агроландшафтів із застосуванням радіометричної космічної інформації з Sentinel-1 з подальшою верифікацією результатів. Визначені перспективи просторового, спектрального і часового аналізу зображень, оскільки вони дають змогу окреслити межі екосистем, біометричні характеристики видів, характеристики їх поточних і потенційних територій поширення тощо.
Ключові слова: інвазійний вид, біоінвазія, вегетаційні показники, ГІС-технології, зараження шкідниками, поширення
Повний текст (PDF)
References: 
1. Bolch E. A., Santos M. J., Ade C., Khanna S., Basinger N. T., Reader M. O., Hestir E. L. (2020). Remote detection of invasive alien species. Remote sensing of plant biodiversity. Springer, Cham, 267-307.
2. Clavero M., Brotons L., Pons P., Sol D. (2009). Prominent role of invasive species in avian biodiversity loss. Biological Conservation, 142(10), 2043-2049.
3. Fedoniuk T. P., Fedoniuk R. H., Romanchuk L. D., Petruk A. A., Pazych V. M. (2019). The influence of landscape structure on the quality index of surface waters. J. Water and Land Development, 43(1), 56-63.
4. Fedoniuk T., Bog M., Orlov O., Appenroth K. J. (2022). Lemna aequinoctialis migrates further into temperate continental Europe - A new alien aquatic plant for Ukraine. Feddes Repertorium,
5. Fedoniuk T., Borsuk O., Melnychuk T., Zymaroieva A., Pazych, V. (2021). Assessment of the consequences of forest fires in 2020 on the territory of the chornobyl radiation and ecological biosphere reserve. Scientific Horizons, 24(8), 26-36.
6. Fedonyuk T. P., Galushchenko O. M., Melnichuk T. V., Zhukov O. V., Vishnevskiy D. O., Zymaroieva, A. A., Hurelia V. V. (2020). Prospects and main aspects of the GIS-technologies application for monitoring of biodiversity (on the example of the Chornobyl Radiation-Ecological Biosphere Reserve). Space Science and Technology, 26(6).
7. Utricularia australis R.Br. GBIF.org (9 November 2022) GBIF Occurrence Download https://doi.org/10.15468/dl.hspebk. Retrieved from https://www.gbif.org/species/7297904 8. Lemna aequinoctialis Welw. GBIF.org (9 November 2022) GBIF Occurrence Download
9. Sentinel Hub Public Collections.
10. Pro rishennia Rady natsionalnoi bezpeky i oborony Ukrainy vid 15 zhovtnia 2021 roku "Pro Stratehiiu biobezpeky ta biolohichnoho zakhystu" [The decision of the National Security and Defense Council of Ukraine dated October 15, 2021 "On the Biosafety and Biological Defense Strategy"].
11. Joshi C., De Leeuw J., van Duren I. C. (2004, July). Remote sensing and GIS applications for mapping and spatial modelling of invasive species. Proc. ISPRS, 35, B7. 12. Klein I., Oppelt N., Kuenzer C. (2021). Application of remote sensing data for locust research and management - a review. Insects, 12(3), 233.
13. Skydan O. V., Danyk Yu. H., Fedoniuk T. P., et al. (2022). Space and geoinformation support for decision-making in key areas of national security and defense of Ukraine: monografy. Ed. Red. O. V. Skydan. Zhytomyr: Poliskyi natsionalnyi universytet, 280 p. ISBN 978-617-7684-81-6 [In Ukrainian].
14. Lean C. H. (2021). Invasive species increase biodiversity and, therefore, services: An argument of equivocations. Conservation Sci. and Practice, 3(12), e553.
15. Miller H. M., Richardson L., Koontz S. R., Loomis J., Koontz L. (2013). Users, uses, and value of Landsat satellite imagery-Results from the 2012 survey of users. US Geological Survey Open-File Report, 1269, 51.
16. Niphadkar M., Nagendra H. (2016). Remote sensing of invasive plants: incorporating functional traits into the picture. Int. J. Remote Sensing, 37(13), 3074-3085.
17. Nykolyuk O., Skydan O., Pyvovar P. (2021). Assessment of the Relationship Between Farm Size and Flexibility: The Case of Ukraine. Management Theory and Studies for Rural Business and Infrastructure Development, 43, 21-37.
18. Orlov O. O., Fedoniuk T. P., Iakushenko D. M., Danylyk I. M., Kish R. Y., Zymaroieva A. А., Khant G. А. (2021). Distribution and ecological growth conditions of Utricularia australis R. br. in Ukraine. J. Water and Land Development, 48(1-3), 32-47.
19. Pettorelli N., Owen H. J. F., Duncan C. (2016). How do we want Satellite Remote Sensing to support biodiversity conservation globally? Methods in Ecology and Evolution, 7(6), 656-665.
20. Pyšek P., Hulme P. E., Simberloff D., Bacher S., Blackburn T. M., Carlton J. T., ..., Richardson D. M. (2020). Scientists' warning on invasive alien species. Biological Reviews, 95(6), 1511-1534.
21. Qiu J. (2015). A global synthesis of the effects of biological invasions on greenhouse gas emissions. Global Ecology and Biogeography, 24(11), 1351-1362.
22. Rocchini D., Andreo V., Förster M., Garzon-Lopez C. X., Gutierrez A. P., Gillespie T. W., ... Neteler M. (2015). Potential of remote sensing to predict species invasions: A modelling perspective. Progress in Physical Geography, 39(3), 283-309.
23. Skydan O. V., Fedoniuk T. P., Pyvovar P. V., Dankevych V. Y., Dankevych Y. M. (2021). Landscape fire safety management^ the experience of Ukraine and the EU. News Nat. Acad. Sci. Republic of Kazakhstan. Se. Geology and Technical Sci., 6(450), 125-132.
24. Skydan O., Pyvovar P., Topolnytskyi P., Prysiazhna T. (2022). Analysis of rural areas of Ukraine on the basis of ESA WorldCover 2020. Scientific Horizons, 25(5), 74-85.
25. Wegmann, Martin, Benjamin Leutner, and Stefan Dech, eds. Remote sensing and GIS for ecologists: using open source software. Pelagic Publishing Ltd, 2016