گل‌ها چیزی فراتر از نشانه‌های بهار هستند؛ آن‌ها بخشی از یک ریتم طبیعی‌اند که تحت تأثیر نور، دما و بارندگی شکل می‌گیرد. دانشمندان اکنون در حال مطالعه این ریتم هستند تا درک بهتری از تغییرات سیاره ما به دست آورند.
ردیابی گل‌های وحشی از آسمان
یک مطالعه اخیر نشان داده است که گل‌های وحشی کالیفرنیا را می‌توان از طریق هواپیماها و ابزارهای مستقر در فضا ردیابی کرد. این فناوری که در ابتدا توسط آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) طراحی شده است، تغییرات ظریفی را در رنگ گیاهان در طول چرخه زندگی آن‌ها شناسایی می‌کند.
این یافته‌ها می‌توانند راهی جدید برای کشاورزان و مدیران منابع طبیعی فراهم کنند تا سلامت و زمان گلدهی گیاهان را که برای اکوسیستم‌ها و کشاورزی ضروری هستند، رصد کنند.
نظارت بر چرخه‌های فصلی گیاهان
دانشمندانی از دانشگاه مریلند-کالج پارک و مرکز پرواز فضایی گادارد ناسا با یکدیگر همکاری کردند تا بررسی کنند که چگونه سنجش از دور می‌تواند الگوهای گلدهی را در مقیاس وسیع ثبت کند.
آن‌ها با استفاده از ابزاری پیشرفته به نام طیف‌سنج تصویربرداری هزاران هکتار از اراضی حفاظت‌شده را بررسی کردند.
این دستگاه که در آزمایشگاه پیشرانش جت در کالیفرنیای جنوبی ساخته شده است، بر روی یک هواپیما نصب شد و در حین پرواز، سطح زمین را اسکن کرد. این ابزار نور را در صدها باند باریک طول موج ثبت کرد، بسیار فراتر از آنچه چشم انسان می‌تواند ببیند. این قابلیت به آن اجازه داد تا میزان گلدهی و پژمردگی را در طول چندین ماه نقشه‌برداری کند.
نخستین مطالعه از نوع خود
این اولین بار بود که از این ابزار برای پایش مداوم پوشش گیاهی در طول فصل رشد استفاده شد، که به گفته دیوید شیمِل، دانشمند پژوهشی در JPL، این مطالعه را به یک تحقیق بی‌سابقه تبدیل کرده است.
مطالعه پوشش گیاهی در ارتباط با فصول، فنولوژی نام دارد و برای گیاه‌شناسان و کشاورزان بسیار مهم است. از گل‌های وحشی تا محصولات زراعی، بیشتر گیاهان گلدار توسط تغییرات آب‌وهوایی و طول روز تحریک می‌شوند.
علاوه بر این، دانشمندان با افزایش دما و تغییر الگوهای بارندگی، اهمیت این ارتباط را بیشتر بررسی می‌کنند.
چرا ردیابی گل‌ها دشوار است؟
تحقیقات میدانی و عکاسی تایم‌لپس مدت‌هاست که برای پایش چرخه زندگی گل‌های وحشی استفاده می‌شوند، اما این روش‌ها محدودیت دارند.
یوسلین آنجل، دانشمند دانشگاه مریلند-کالج پارک و مرکز گادارد ناسا، توضیح می‌دهد:
“یکی از چالش‌ها این است که گل‌ها نسبت به برگ‌ها یا سایر قسمت‌های گیاه، بسیار زودگذر هستند. آن‌ها ممکن است فقط چند هفته دوام داشته باشند.”
این طبیعت کوتاه‌مدت، جمع‌آوری داده‌های دقیق، به‌ویژه در مقیاس‌های وسیع، را دشوار می‌کند. بنابراین، آنجل و تیمش تصمیم گرفتند تا از یکی از مشخص‌ترین ویژگی‌های گل‌ها – رنگ آن‌ها – برای مطالعه زمان‌بندی گلدهی از آسمان استفاده کنند.
علم رنگ گل‌ها
رنگ‌های درخشان گل‌ها از سه گروه اصلی رنگدانه‌ها نشأت می‌گیرند:
- کاروتنوئیدها و بتالائین‌ها رنگ‌های زرد، نارنجی و قرمز را ایجاد می‌کنند.
- آنتوسیانین‌ها مسئول رنگ‌های قرمز عمیق، بنفش و آبی هستند.
این رنگدانه‌ها نور را به روش‌های منحصربه‌فردی جذب و منعکس می‌کنند و یک “اثر انگشت طیفی” ایجاد می‌کنند. پژوهشگران با استفاده از طیف‌سنج‌ها، می‌توانند این الگوهای نوری را بررسی کرده و حتی تغییرات رشد و گلدهی گیاهان را ردیابی کنند.
این ابزارها دهه‌هاست که برای مطالعه زمین و سیارات دیگر استفاده می‌شوند، اما اکنون برای مشاهده تغییرات فصلی گیاهان گلدار بهینه شده‌اند.
پایش گل‌های وحشی در کالیفرنیا
در سال ۲۰۲۲، یک طیف‌سنج پیشرفته به نام AVIRIS-NG (طیف‌سنج تصویربرداری مرئی/مادون قرمز هوابرد – نسل جدید) بر فراز دو منطقه حفاظت‌شده در شهرستان سانتا باربارا پرواز کرد:
- ذخیره‌گاه جک و لورا دانگرموند
- ذخیره‌گاه سدگویک
این بررسی از فوریه تا ژوئن انجام شد و گیاهان بومی مانند Coreopsis gigantea و Artemisia californica را تحت نظر قرار داد.
تشخیص سیگنال‌های گل‌ها از سایر اجزا
تیم تحقیقاتی روشی را برای جداسازی سیگنال‌های گل‌ها از خاک، برگ‌ها و سایه‌ها توسعه دادند. در نتیجه، آن‌ها ۹۷٪ از تفاوت‌های طیفی میان این ویژگی‌ها را شناسایی کردند و توانستند مراحل گلدهی را با دقت ۸۰٪ تشخیص دهند.
از گل‌های وحشی تا کشاورزی
این روش در آینده می‌تواند برای ردیابی گل‌های سراسر جهان مورد استفاده قرار گیرد.
با توجه به اینکه حدود ۹۰٪ از گونه‌های گیاهی خشکی گلدار هستند، این نوع سنجش از دور می‌تواند به طیف گسترده‌ای از فعالیت‌ها، از اکولوژی تا تولید مواد غذایی، کمک کند.
یوسلین آنجل خاطرنشان می‌کند که یکی از اهداف اصلی این مطالعه، حمایت از کشاورزان و مدیران زمین است که به گیاهان گلدار – و همچنین حشراتی که به گرده‌افشانی آن‌ها متکی هستند – وابسته‌اند.
او اکنون از همین روش برای تحلیل داده‌های حاصل از ابزار EMIT (بررسی منابع گرد و غبار معدنی سطح زمین) که از ایستگاه فضایی بین‌المللی فعالیت می‌کند، استفاده می‌کند.
اگرچه هدف اصلی EMIT مطالعه گرد و غبار معدنی در مناطق خشک است، اما این ابزار می‌تواند رنگدانه‌های گیاهی را نیز تشخیص دهد.
با ترکیب این داده‌های ماهواره‌ای با اطلاعات آب‌وهوایی و زیست‌محیطی، دانشمندان ممکن است روزی قادر به پیش‌بینی پدیده‌هایی مانند سوپربلوم‌ها باشند.
سوپربلوم‌ها؛ انفجاری از رنگ در طبیعت
سوپربلوم رویدادی نادر است که زمانی رخ می‌دهد که ترکیبی از شرایط آب‌وهوایی ایده‌آل – مانند باران‌های سنگین پس از یک دوره خشکسالی طولانی – موجب شکوفایی گسترده گل‌های وحشی می‌شود.
این پدیده به‌ویژه در بیابان‌های کالیفرنیا مشهور است، جایی که بذرهای گل‌های وحشی ممکن است سال‌ها یا حتی دهه‌ها در خاک نهفته بمانند تا در زمان مناسب شکوفا شوند.
دانش شهروندی و لذت از گل‌ها
آنجل می‌گوید یکی از بخش‌های مورد علاقه‌اش در این پژوهش، مشاهده علاقه مردم به گل‌ها است:
“هشدارهای رسانه‌های اجتماعی را روی گوشی‌ام فعال کرده‌ام تا از مشاهده‌های جدید گل‌های وحشی در سراسر جهان مطلع شوم.”
در حالی که گل‌ها همچنان نبض سیاره را نشان می‌دهند، فناوری‌های جدید به ما کمک می‌کنند تا دقیق‌تر و از زوایای مختلف – از زمین، آسمان و حتی فضا – آن‌ها را مشاهده کنیم.
این مطالعه کامل در مجله Ecosphere منتشر شده است.
