Cada 5 de Junio desde 1973 se ha observado como el Día Mundial del Medio Ambiente establecido por las Naciones Unidas. El propósito del día es llevar una mayor conciencia a las preocupaciones ambientales mundiales, como el cambio climático, la deforestación, la contaminación de los océanos del mundo y el desarrollo insostenible que podría dañar las especies vegetales y animales.
Desde su creación, el Día Mundial del Medio Ambiente se ha extendido a más de 140 países y ha tenido su principal evento de celebración celebrado en los seis continentes habitados de la Tierra. Un himno especial llamado «Earth Anthem» se canta a menudo en estos eventos.
Los temas varían de un año a otro, pero los énfasis recurrentes incluyen cosas como la Tierra como nuestra casa común y la necesidad de protegerla y sus formas de vida, la importancia vital del agua, la necesidad de proteger la capa de ozono, los efectos adversos de la deforestación excesiva, la difícil situación de los «crímenes de vida silvestre», y dejar a nuestros hijos y nietos un planeta sano y hermoso.
El énfasis en la celebración de este año está en el tema “Biodiversidad”. Para mostrar lo que se está haciendo al respecto, hemos elegido el siguiente artículo de la NASA:
La NASA fomenta formas innovadoras de entender la biodiversidad.
Créditos: Nasa/Goddard Space Flight Center/Reto St-cckli.
El Cuco de pico amarillo tiene alas de color marrón suave, un vientre blanco, una larga cola con manchas blancas y negras, y se está quedando sin lugares para vivir. La población del cuco en su área de reproducción nativa en el este de los Estados Unidos ha disminuido en las últimas décadas debido a la urbanización, las olas de calor y otros factores. Es probable que el cambio climático reduzca aún más su hábitat adecuado.
Aunque el cuco es sólo una especie en un vasto mundo de flora y fauna, su historia no es única. Para estudiar y monitorear los cambios en la biodiversidad de la Tierra, o el inmenso volumen de organismos en el mundo, científicos y científicos ciudadanos registran sus avistamientos en el campo. Al mismo tiempo, los sensores en tierra y a bordo de satélites y aeronaves monitorean la flora y fauna a escala regional a global.
La NASA ha financiado cuatro proyectos para crear nuevos portales virtuales que pongan en foco esta gran cantidad de información sobre biodiversidad para ayudar a informar a científicos, administradores de tierras y tomadores de decisiones de todo el mundo sobre el estado y la salud de los ecosistemas terrestres.
Cada uno de estos proyectos destaca un aspecto diferente de la biodiversidad y permite a los usuarios crear mapas fáciles de usar y otros productos de información para rastrear especies sanas y vulnerables a medida que compiten por los recursos, migran a hábitats más seguros y se adaptan al cambio climático.
«Los ecosistemas saludables y la rica biodiversidad son fundamentales para la vida en la Tierra», dijo Laura Rogers, gerente de proyectos que supervisa estos esfuerzos en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton, Virginia. «Estos proyectos proporcionan información crítica a los conservacionistas y a los encargados de la formulación de políticas para proteger nuestro planeta», dijo Rogers.
¿Dónde están las plantas y los animales?
Si alguna vez has visto una rana verde brillante con rayas de tigre y te has preguntado, qué es eso y cómo puedo encontrar más de ellas, estás de suerte. Las ranas de hojas rayadas en tigres son una de las muchas especies incluidas en el Mapa de la Vida, una base de datos virtual interactiva que rastrea mamíferos, aves, reptiles, anfibios y algunos peces, insectos y especies de plantas en todo el mundo. La base de datos también puede predecir dónde vivirán las especies en el futuro y ayudarle a determinar si sus hábitats estarán protegidos por las leyes y regulaciones.
«A medida que el mundo que nos rodea cambia rápidamente, la sociedad, los responsables políticos, las empresas y las personas necesitan tomar decisiones sobre cómo nos relacionamos con el medio ambiente», dijo Walter Jetz, Profesor de la Universidad de Yale que lidera el esfuerzo del Mapa de la Vida. «Los datos están aumentando rápidamente», dijo Jetz.
Créditos: Jacopo Werther, Wikimedia.
La herramienta Mapa de la Vida integra imágenes satelitales, registros de museos, salidas de modelado e información basada en tierra y agua de científicos ciudadanos. Por ejemplo, el Mapa de la Vida recopila información de los satélites de la NASA, como Landsat,que se ejecuta conjuntamente con el Servicio Geológico de los Estados Unidos, e instrumentos como el Espectrorradiómetro de Imágenes de Resolución Moderada (MODIS) a bordo de los satélites Terra y Aqua. «Estos satélites están ofreciendo datos globales que podemos usar y reunir con datos brutos sobre la ocurrencia de especies», dijo Jetz.
La herramienta tiene como objetivo ayudar a las agencias gubernamentales y no gubernamentales a tomar decisiones informadas mientras trabajan para conservar y proteger las especies más vulnerables de nuestro planeta. Jennifer McGowan, Coordinadora Técnica de Planificación Espacial de “The Nature Conservancy”, es responsable de ayudar a su organización a priorizar las acciones de conservación. «El proyecto Mapa de la Vida proporciona información a nivel de especie», dijo McGowan, que es útil para priorizar qué acciones de conservación tomar para proteger especies específicas.
«Los mapas de rango de especies del Mapa de la Vida, en particular, son invaluables» para ayudar a los esfuerzos que equilibran las oportunidades de conservación en los hábitats terrestres y oceánicos de manera rentable y pragmática, dijo McGowan.
El equipo también creó una aplicación móvil del Mapa de la Vida que permite al usuario explorar su entorno y grabar sus propios avistamientos. Contiene información sobre más de 30.000 especies en todo el mundo. Si alguien en Houston, Texas quería descubrir libélulas locales, por ejemplo, abriría la aplicación, buscaría su ubicación y vería una foto y una descripción de los Bailarines en Polvo, o Argia moesta, insectos del tamaño de una bolita con alas largas y translúcidas.
Tanto la aplicación como el portal en línea revelan cómo los cambios en el uso de la tierra, como el cultivo de alimentos, la tala de árboles y la construcción de ciudades, son los principales impulsores de la configuración de la biodiversidad, dijo Jetz. Si hay un cambio en el medio ambiente, como un nuevo edificio sobre un humedal, es probable que haya un impacto en la biodiversidad, como una disminución de las libélulas en un área en particular.
¿Cómo se ven afectadas las comunidades de especies por el cambio climático?
Los investigadores de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, también están creando una herramienta para ayudar a identificar los cambios de biodiversidad en América del Norte. En particular, el equipo, liderado por Jennifer Swenson y Jim Clark, ambos profesores de Duke, quieren saber cómo una especie podría impactar a otra a medida que se traslada y compite por hábitats adecuados en un mundo cálido. El equipo creó un portal web interactivo que reúne información satelital, aérea y terrestre, así como proyecciones climáticas y pronósticos ecológicos, para realizar un seguimiento de cómo el cambio climático afectará a las especies y las comunidades de vida silvestre.
Por ejemplo, el Modelo de Atribución Conjunta De Predicción con un Modelo De Atribución Conjunta Generalizado, o PBGJAM, utilizó la información recopilada por la Red Nacional de Observatorios Ecológicos (NEON) y los datos remotos de la Tierra y los datos climáticos remotos, entre otras fuentes, para revelar dónde los pájaros carpinteros con cresta, ratones de bolsillo del desierto y abetos blancos, entre muchas especies, podrían migrar bajo escenarios climáticos futuros.
Un Cuco de pico amarillo (Coccyzus americanus) reposa en una rama.
Créditos: Magnus Manske, Wikimedia
«Tenemos que considerar quién está viviendo con quién, para entender los impactos más grandes», dijo Swenson. Por ejemplo, si los ratones de bolsillo del desierto no sobreviven a una sequía, ¿encontrarán sus depredadores otras fuentes de comida, cambiarán de ubicación o también perecerán?
El portal PBGJAM tiene como objetivo explorar cómo una comunidad biodiversa responde al cambio climático en su conjunto para predecir con mayor precisión el impacto tanto en las especies individuales como en todo el ecosistema.
Para hacer frente a esto, el equipo de PBGJAM se basó en su potente Modelo de Atribución Conjunta Generalizada, o la última parte del acrónimo, que puede extraer diferentes tipos de datos para múltiples especies. Por ejemplo, el ratón de bolsillo del desierto y otras especies de ratones se concentran actualmente en la región suroeste de los Estados Unidos. A medida que comienzan a perder hábitats viables con el cambio climático y el desarrollo, se verán obligados a moverse hacia el norte o el este, mientras compiten entre sí por recursos y escapan de los depredadores nuevos y viejos.
El modelo considera cuántas especies viven en una región específica y cuántos hábitats adecuados existen para especies específicas. El modelo también puede predecir cómo todo esto podría cambiar en el futuro y cómo los movimientos de una especie podrían afectar a los de otra a medida que las comunidades cambian.
PBGJAM proporciona una interfaz web que reduce la barrera de entrada para que los tomadores de decisiones, científicos y cualquier individuo interesado se involucren. Sólo necesitan elegir un tipo de ecosistema y luego ver cómo se cambia, dijo Adam Wilson, un Profesor de la Universidad de Buffalo.
¿Cuándo florecerán las cosas?
Mientras que PBGJAM adopta un enfoque amplio para estudiar los impactos del cambio climático en las comunidades de especies, el Sistema Avanzado de Información Fenológica (APIS) se centra en la dinámica estacional de las especies vegetales. Más específicamente, APIS proporciona un marco para explorar cómo el cambio climático y otros factores pueden afectar la fenología, o el estudio de eventos estacionales del ciclo de vida como el brote de hojas, la floración, la reproducción y la migración.
APIS incluye una constelación de software que se basa en millones de observaciones basadas en el campo, cámaras de superficie cercanas y datos de satélites para explorar y sintetizar observaciones fenológicas de diferentes tiempos y en varias escalas espaciales. El esfuerzo fue co-dirigido por Jeff Morisette, Científico Jefe del Consejo Nacional de Especies Invasoras y Tom Maiersperger, Científico de Proyectos para el Centro de Archivos Activos Distribuidos de Procesos Terrestres. El centro es parte del Sistema de Observación de la Tierra y el Sistema de Información de la NASA y se encuentra en el Centro de Observación y Ciencia de Recursos De la Tierra del Servicio Geológico de los Estados Unidos en Sioux Falls, Dakota del Sur.
de color en el otoño en el Monumento Nacional Canyon de Chelly en Arizona.
Créditos: Servicio de Parques Nacionales.
APIS incluye información de MODIS, PhenoCam (una cámara digital configurada en ubicaciones fijas para capturar imágenes de lapso de tiempo y dirigida por investigadores de la Universidad del Norte de Arizona), la Red Nacional de Fenología de ESTADOS Unidos (USA-NPN)y NEON. El proyecto también incluye socios científicos de conservación que lideraron el desarrollo de software para desarrollar pronósticos fenológicos a corto plazo.
«Cuando ves un árbol lila floreciendo, puedes decir, eso es primavera para ese árbol lila», dijo Morisette. Pero, ¿qué significa eso para el comienzo de la temporada, como se detecta mediante una observación satelital?
«APIS proporciona información más completa en un área más amplia, a través de varias redes de monitoreo y a una amplia gama de escalas», dijo Morisette. «En el contexto de las plantas y animales invasores, es importante entender cómo las especies compiten entre sí y cómo la dinámica más amplia del ecosistema y el clima están afectando a esas especies», dijo Morisette. «Si sólo observas a escalas temporales y espaciales limitadas, es probable que te pierdas algo», dijo
«Nuestro objetivo para APIS era desarrollar tecnología para hacer que los datos fueran más accesibles y más fáciles de integrar con los datos de otras fuentes observacionales», dijo Kathy Gerst, científica de USA-NPN. Gerst trabajó con Morisette y otros para crear APIS. «APIS permite a las personas reunir datos sin problemas», dijo Gerst.
Los ecologistas, los gestores de recursos naturales y los climatólogos pueden utilizar APIS para examinar la relación entre fenología y clima para ver cómo las especies amenazadas, en peligro de extinción e invasoras responden a los cambios de temperatura y lluvia, dijo Gerst.
APIS también puede ayudar a los investigadores a crear mapas para determinar si la primavera es temprana en un año determinado y estudiar los patrones a largo plazo para ver cómo cambian las tendencias con el tiempo. Por ejemplo, Gerst y otros publicaron un artículo que vincula los índices de primavera, o modelos que muestran el inicio de la primavera, con la actividad fenológica real, como la floración, en 19 especies de árboles y arbustos.
Otros grupos que utilizan APIS incluyen los Centros Científicos de Adaptación al Clima Del Suroeste y Norte Central del Servicio Geológico de los Estados Unidos. Ambos centros están examinando los lazos fenológicos con la sequía. El Servicio de Parques Nacionales de los Estados Unidos está utilizando APIS para comprender mejor la vegetación y los suelos en su División de Inventario y Monitoreo, y el Zoológico de Denver y la Reserva Natural Ikh Nart en Mongolia están utilizando APIS para informar su estrategia de gestión de pastizales.
¿Qué nos dicen los colores de las plantas?
Para ayudar a suministrar a APIS, PBGJAM y el Mapa de la Vida con datos sólidos de plantas, un equipo liderado por Phil Townsend creó el Sistema de Información Espectral Ecológica(EcoSIS). Townsend es Profesor en la Universidad de Wisconsin-Madison.
Las hojas frescas y las exuberantes copas de los árboles aparecen vibrantemente verdes para nuestros ojos debido a los espectros, o la forma en que reflejan la luz del Sol. Ya que absorben todas las longitudes de onda excepto el verde, vemos verde. Cuando comienzan a cambiar a amarillo y rojo, las hojas reflejan las longitudes de onda de esos colores.
Estos signos reveladores, o cambios en los espectros, ayudan a los investigadores a entender la salud de la vegetación. Aunque hay más datos espectrales que nunca de sensores aéreos, satelitales y terrestres, los datos no siempre son fáciles de usar.
La base de datos EcoSIS es un portal integral para agregar, descubrir y utilizar datos espectrales. «La información espectral es un indicador de biodiversidad», dijo Natasha Stavros, una Ingeniera que trabaja con Townsend en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Los datos espectrales pueden ayudarnos a entender la diversidad genética, dijo Stavros.
Ahora que EcoSIS está activo y funcionando, el equipo está desarrollando el Entorno de Procesamiento de Espectroscopia Geoespacial en la Nube (GeoSPEC), que es un prototipo para un sistema de datos centrado en el usuario que facilita el acceso y el uso de información espectral. A medida que enviamos más instrumentos al espacio y recopilamos datos de aeronaves y sensores de tierra, terminamos con una enorme cantidad de datos.
Para que esos datos sean accesibles, GeoSPEC opera en un entorno de nube para que los investigadores puedan acceder, trabajar y jugar con datos sin tener que abrumar las capacidades de hardware de sus equipos. Con «GeoSPEC no se trata de acceder a los datos; se trata de permitir el acceso a la información», dijo Stavros.
Próximos pasos
Mientras GeoSPEC se basa en EcoSIS, el equipo de PBGJAM planea crear herramientas que incorporen imágenes detectadas remotamente para revelar la estructura tridimensional, la composición y la función del dosel. Muchas aves, mamíferos e insectos hacen sus hogares en el dosel de la vegetación. El equipo de Mapa de la Vida planea crear una base de datos en línea que incluya productos de análisis y visualizaciones a partir de datos de biodiversidad detectados remotamente. Estas herramientas financiadas recientemente seguirán reduciendo la barrera de entrada para que los usuarios interactúen con los datos sobre biodiversidad.
Todos los proyectos fueron financiados bajo el programa Advanced Information Systems Technology(AIST)de la NASA, que forma parte de la Oficina de Tecnología de Ciencias de la Tierra en la Sede de la NASA. El programa AIST financia proyectos evolutivos y disruptivos que cumplen los objetivos de la NASA de monitorear y entender eficazmente nuestro planeta. El programa tiene como objetivo aumentar el acceso a los datos científicos y permitir nuevas mediciones de observación y productos de información.
«Los proyectos AIST son definidos e impulsados por la ciencia», dijo Jacqueline LeMoigne, gerente del programa AIST. Y a cambio, LeMoigne busca en los proyectos para ayudar a definir nuevos objetivos y requisitos científicos para recopilar futuras mediciones científicas desde el espacio.
«A medida que el clima cambia, las especies y comunidades de especies deben adaptarse o migrar a áreas con condiciones más favorables», dijo Rogers. Estos proyectos AIST ayudan a predecir y realizar un seguimiento de estas adaptaciones y migraciones. «A largo plazo, el programa también tiene como objetivo permitir futuras misiones científicas de la NASA en la Tierra descubriendo y madurando las innovadoras tecnologías de la informática, el software y los sistemas de información», dijo LeMoigne.
Fuente: Oficina de Tecnología de Ciencias de la Tierra de la NASA.
Artículo original: NASA Fosters Innovative Ways to Understand Biodiversity.Elizabeth Goldbaum. Junio3, 2020.