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| Case study Google Earth per il Sociale | |
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Ricerca ecologica sugli antichi pini bristlecone (Pinus longaeva)
È stato detto che gli alberi sono uomini imperfetti, che sembrano lamentarsi delle radici che li imprigionano al suolo. Io non ho mai avuto questa impressione e non ho mai visto un albero infelice.
- John Muir
SommarioFin dai tempi di Charles Darwin, i biologi si sono sempre sforzati di rappresentare l'incredibile varietà biologica del nostro pianeta su mappe in grado di comunicare sia informazioni utili che un senso realistico delle proporzioni. Negli ultimi anni, questa sfida si è gradualmente trasformata nella ricerca di piattaforme di rilevamento utilizzabili per scopi didattici rivolti al grande pubblico, facilmente comprensibili sia per i principianti che per gli scienziati più affermati e abbastanza potenti da riuscire a memorizzare e visualizzare i dati biologici. Durante la nostra ricerca, incentrata sull'ecologia di una popolazione di antichi pini bristlecone presente sulle White Mountains in California, ci siamo resi conto che Google Earth rappresenta uno strumento fondamentale sia per agevolare il lavoro quotidiano sul campo, sia per informare il pubblico dei nostri progetti. Google Earth ha notevolmente semplificato al nostro team la condivisione dei dati spaziali, consentendone una rapida visualizzazione sovrapposta a un'immagine aerea, e ci ha aiutati a scoprire importanti modelli ecologici nelle foreste di pini bristlecone.
Introduzione
I pini bristlecone, sia vivi che morti, costituiscono risorse scientifiche di grande importanza (Foto di George Grossman) Ingrandisci immagine Nel 1953, il biologo Edmund Schulman ha scoperto nell'area "Methuselah Grove" diversi alberi risalenti a oltre 4500 anni fa, sebbene sia probabile che su questa catena montuosa ne esistano di più antichi. Per numerosi scienziati, la caratteristica più interessante dei pini bristlecone non è l'età estremamente avanzata, quanto piuttosto la resistenza e la durata dei tronchi ormai morti. Poiché questi alberi crescono lentamente in un ambiente secco e a un'altitudine considerevole, il loro legno è estremamente denso e ricco di resina e può quindi rimanere ancorato al terreno senza decomporsi fino a 10.000 anni dopo essere morto. Da oltre 50 anni, i ricercatori della University of Arizona's Laboratory of Tree-Ring Research e di altre organizzazioni fanno riferimento agli anelli dei tronchi dei pini bristlecone come strumento essenziale per studiare i mutamenti climatici del passato e del presente. Nel 2004 abbiamo avviato un progetto (in collaborazione con l'UC Santa Cruz Department of Ecology and Evolutionary Biology) con l'obiettivo di approfondire la conoscenza dell'ecologia di questa popolazione di pini bristlecone. Lo scopo specifico del progetto consiste nell'analizzare l'estensione o la riduzione di determinati raggruppamenti di antichi pini bristlecone nel corso degli ultimi millenni e la possibile reazione di queste popolazioni a eventuali mutamenti climatici. Finora abbiamo studiato diversi gruppi, composti da alberi sia giovani che vecchi, sparsi sulle White Mountains e abbiamo esaminato vari aspetti legati alla produzione delle pigne e allo sviluppo del legno. Una delle principali sfide connesse alla gestione di ricerche scientifiche sul campo in un ambiente montagnoso e inospitale è l'individuazione dei siti di interesse, la preparazione di un percorso agibile per raggiungerli e la condivisione delle informazioni raccolte all'interno di un team di persone. Prima dell'aggiornamento delle immagini delle White Mountains in Google Earth, riuscire a ottenere vedute aeree che mostrassero nitidamente i singoli pini bristlecone in una vasta area era difficile e costoso. Le immagini attualmente offerte da Google Earth consentono, invece, di distinguere chiaramente i pini l'uno dall'altro, di identificare i principali tipi di roccia e di stabilire senza difficoltà se gli alberi sono raggruppati in pinete fitte o rade.
Implementazione del nostro KMLNel nostro KML abbiamo inserito vari tipi di informazioni, rivolte a scienziati, insegnanti e al grande pubblico.
Il KML visualizza alcuni dei nostri alberi collegati alle relative fotografie e dimostra come queste informazioni vengano utilizzate quotidianamente. Ingrandisci immagine Nella prima sezione, intitolata "For Travelers" (Per i viaggiatori), i segnaposto indicano i siti principali, ad esempio l'area dell'accampamento e il centro per i visitatori. La seconda sezione, "Learn About the Bristlecone Pine" (Informazioni sul pino bristlecone), contiene un tour didattico dell'ecosistema bristlecone. Qui gli utenti interessati possono reperire informazioni sulla scoperta dei pini bristlecone e sulla scienza della dendrocronologia, analizzare le differenze tra i vari raggruppamenti di pini bristlecone ed esplorare la linea superiore degli alberi. Si tratta di un ottimo esempio di come sia possibile utilizzare un file KML per trasmettere una notevole quantità di informazioni sulla storia naturale di specie particolari. Nella terza sezione, "A Week of Field Research" (Una settimana di ricerca sul campo), descriviamo una settimana di lavoro del nostro team, dimostrando l'importanza strategica di Google Earth per le nostre operazioni quotidiane. Forniamo inoltre livelli che contengono link a numerose foto dei nostri alberi, mostriamo un esempio di transetto di vegetazione e un profilo della fascia di pini bristlecone che si snoda lungo tre stati, California, Nevada e Utah. Nell'ultima sezione, dedicata alla White Mountain Research Station, gli utenti possono esplorare le quattro stazioni secondarie e seguire i link relativi ad alcuni dei numerosi progetti gestiti in questa sede.
Applicazione di Google Earth al nostro programma di ricercaFai clic sul video per visualizzare alcuni dei nostri rilevamenti nella zona meridionale delle White Mountains. Con l'ampliarsi del nostro progetto, abbiamo iniziato a utilizzare Google Earth quotidianamente durante i periodi di ricerca sul campo. La nostra strategia di base è creare e gestire un file KML principale, contenente tutti i punti o i percorsi da noi monitorati e migliaia di singoli alberi, e che sia accessibile da qualsiasi membro del nostro team o da altri utenti della stazione di ricerca. Di recente abbiamo collegato ogni punto a una fotografia del relativo albero per semplificarne l'identificazione. Per effettuare questa operazione, abbiamo prima creato un file di testo contenente l'elenco dei nomi degli alberi, le coordinate GPS, i titoli delle immagini e i dati associati ai singoli alberi (ad esempio età, numero di pigne e così via). Abbiamo quindi utilizzato uno script PHP per creare un file KML con segnaposto relativi all'ubicazione di ogni albero. Il fumetto corrispondente a ciascun segnaposto riporta una fotografia e i dati relativi all'albero raffigurato. Rispetto alle tradizionali piattaforme GIS, questo sistema offre numerosi vantaggi, tra cui un livello di semplicità tale da consentirne l'utilizzo anche da parte di utenti meno esperti, quali studenti universitari e volontari. L'utilizzo di file KML permette inoltre lo scambio di dati tra i sistemi operativi Mac e PC, oltre a offrire la flessibilità necessaria per stampare rapidamente mappe e foto o per trasferire i nostri insiemi di waypoint, in costante espansione, tra diversi dispositivi GPS. Ad esempio, ogni mattina, prima di dirigerci verso le nostre rispettive destinazioni, possiamo utilizzare il file KML principale per stampare una mappa dei punti di ricerca, organizzando così le operazioni del giorno di alcune persone, e allo stesso tempo, caricare sui dispositivi GPS le coordinate di un diverso transetto per un altro team. La sera, tutti i nuovi dati raccolti possono essere scaricati e inseriti in questo stesso file KML, in modo da poter pianificare il lavoro del giorno successivo.
Alcuni esempi di modalità di utilizzo di questo sistemaFai clic sul video per scoprire come utilizziamo Google Earth per documentare questi transetti. 1. Studio e rilevamento dei transetti: un aspetto insolito nella biologia dei pini bristlecone è la presenza di un numero estremamente ristretto di alberi giovani all'interno di pinete composte da alberi antichi o già morti. È possibile che i semi di bristlecone germoglino e sopravvivano solo un anno su 50 e solo in determinate aree. Di conseguenza, nell'ambito del nostro progetto dobbiamo "percorrere i transetti" attraverso le foreste di bristlecone a diverse altitudini e su vari pendii e substrati e misurare tutti gli alberi giovani presenti nel raggio di 20 metri dall'osservatore. Questo metodo di campionamento ci consente di stabilire quali siano le condizioni necessarie alla germinazione e alla sopravvivenza dei pini bristlecone. Per questa parte del progetto abbiamo utilizzato Google Earth inizialmente per identificare le aree più promettenti. Il video mostra l'esempio di un transetto, a un'altitudine compresa tra 3150 e 3250 metri circa, che attraversa ammassi di dolomite e di granito (altri transetti si trovavano ad altitudini diverse e su pendii e tipi di rocce differenti). Su Google Earth abbiamo calcolato che questo percorso equivale a circa 1,5 chilometri, più o meno la distanza che il nostro team riesce a coprire in una giornata di lavoro di otto ore. Prima di recarci sul posto, abbiamo esaminato l'itinerario con la funzionalità di inclinazione di Google Earth, per verificare che non fossero presenti aree di dolomite meno compatta eccessivamente ripide per poter essere attraversate in sicurezza. Abbiamo inoltre stampato numerose immagini aeree, in modo che i team potessero individuare l'area senza difficoltà. A questo punto, abbiamo salvato il file come KML e abbiamo utilizzato MacGPS Pro per esportare il percorso su diversi dispositivi GPS Garmin. Una volta giunti sul campo, siamo riusciti a rispettare approssimativamente l'itinerario stabilito indicato dal dispositivo GPS, cercando e misurando tutti gli alberi giovani presenti nel raggio di 20 metri dall'asse. Durante la raccolta di dati, abbiamo memorizzato l'ubicazione di ogni albero e abbiamo utilizzato la funzionalità di monitoraggio del GPS per registrare il transetto effettivo seguito (con variazioni minime rispetto a quello stabilito su Google Earth). Al ritorno, abbiamo caricato l'itinerario percorso direttamente in Google Earth e abbiamo utilizzato il nostro script PHP per collegare i segnaposto alle foto e ai dati. Di conseguenza, ora è sufficiente fare clic sui singoli segnaposto per visualizzare un'immagine dell'albero e i relativi dati (ad esempio età stimata, altezza, diametro alla base e stato riproduttivo). Quindi, per tornare a un particolare albero presente in questo transetto, è sufficiente che un qualsiasi membro del team faccia clic sul punto corrispondente, visualizzi un'immagine dell'albero e si rechi sul posto. Fai clic sul video per visualizzare alcuni dei nostri alberi isolati e uno dei nostri siti principali popolato da diverse centinaia di esemplari. 2. Individuazione di alberi isolati: un'altra parte del nostro progetto prevede l'analisi dei modelli di crescita e della produzione di pigne relativi agli alberi nati ad almeno 50 metri di distanza dagli altri pini bristlecone rispetto a quelli situati in pinete più fitte. Abbiamo utilizzato Google Earth innanzitutto per individuare gli alberi isolati e quindi per misurare la distanza tra questi e gli altri esemplari. Gli alberi individuati vengono registrati nel nostro file KML principale e collegati alle immagini e ai dati presenti nel nostro database online. 3. Monitoraggio di singoli alberi all'interno di una pineta: una parte importante del nostro progetto consiste nel calcolare l'età di un gruppo composto da centinaia di alberi, vivi e morti, presenti in uno stesso bosco. Per effettuare questa operazione, è necessario documentare diverse centinaia di punti in un'area ristretta e associare ognuno di essi a un numero univoco e a una fotografia di identificazione. Poiché la ricerca copre diverse aree, il numero di punti aumenta quotidianamente. Il file KML principale contiene un elenco di tali punti, ognuno dei quali è collegato a un'immagine presente nel nostro database online. In caso di domande o dubbi relativi ai dati o all'età di un determinato albero, è sufficiente fare clic sul punto corrispondente per visualizzare una foto dell'albero, caricare il punto sul dispositivo GPS e tornare a ispezionare il sito.
Esperienze maturate e consigliGoogle Earth ha considerevolmente semplificato il lavoro quotidiano del nostro team sul campo e ci ha consentito di tenere traccia di una notevole quantità dati spaziali in un modo che risulta accessibile a molte persone. Ecco alcuni utili suggerimenti basati sulle esperienze maturate:
Riepilogando, se non siete esperti nell'utilizzo di programmi di rilevamento basati sul computer, non riuscirete a trovare un metodo più facile e intuitivo di Google Earth per gestire e condividere i dati spaziali raccolti. Gli utenti che generalmente si avvalgono di piattaforme GIS tradizionali possono, invece, provare a utilizzare Google Earth come strumento per rendere più semplice e rapida la visualizzazione e la condivisione dei propri dati.
LinkScarica il file KMLRiferimento principale: The Bristlecone Book: A Natural History of The World's Oldest Trees ("Il libro del bristlecone: storia naturale dei più antichi alberi del mondo"), di Ronald M.Larner
AutoriAdelia Barber, dottoranda in ecologia e biologia evoluzionistica presso la University of California, Santa Cruz.Questa ricerca è stata resa possibile da: Daniel Doak (Professore, University of Wyoming), Tom Harlan (University of Arizona), George Grossman, Keren Crum, Marcos Grabiel, Nathan Diem, Elizabeth Hooshiar, Jeff Garcia, Colin Maher, Leonard Miller, Daniel Nagy, STEPS Institute e National Science Foundation.
ContattiAdelia Barber, adelia@biology.ucsc.edu |
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