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Pesquisa ecológica sobre os pinheiros bristlecone antigos

Sinopse

Introdução

Pinheiros bristlecone vivos e mortos são ambos importantes recursos científicos
(Créditos fotográficos: George Grossman)
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Em 1953, várias árvores com mais de 4500 anos foram descobertas pelo biólogo Edmund Schulman na área do "Methuselah Grove" (Bosque Matusalém), mas provavelmente existem árvores mais antigas que ainda não foram descobertas na região. Para muitos cientistas, o atributo mais interessante dos pinheiros bristlecone não é sua idade extrema, e sim a durabilidade da madeira morta. Devido ao vagaroso crescimento em uma região montanhosa seca e de grande altitude, a madeira do bristlecone é extremamente densa e cheia de resina, por isso ela permanece no solo sem entrar em decomposição por até 10 mil anos após a morte da árvore. Há mais de 50 anos, pesquisadores do Laboratório de pesquisa de anéis de árvores da Universidade do Arizona e outros profissionais usam o registro dos anéis no tronco do bristlecone como uma importante ferramenta para estudar as mudanças climáticas do passado e do presente. Em 2004, iniciamos um projeto (baseado no Departamento de ecologia e biologia evolucionária da UC Santa Cruz) para compreender melhor a ecologia populacional dos pinheiros bristlecone. Este projeto visa examinar especificamente como determinados bosques de bristlecone se expandiram ou reduziram nos últimos milênios, e como seria a reação dessas populações a um clima em mutação. Com essa finalidade, estamos estudando muitos bosques diferentes de bristlecone em toda a região da White Mountain, incluindo árvores novas e velhas, analisando os aspectos da produção de pinha e da exploração madeireira.

Um dos maiores desafios da pesquisa científica de campo no ambiente montanhoso acidentado é localizar pontos de interesse, descobrir como chegar até eles e comunicar essas informações a um grupo de pessoas. Antes da atualização das imagens das White Mountains no Google Earth, era difícil e caro obter imagens aéreas que mostrassem claramente os pinheiros bristlecone individualmente em uma grande área. Entretanto, com as imagens atuais do Google Earth, pode-se distinguir cada árvore, os principais tipos de rochas são claramente identificáveis e ficou mais fácil saber se as árvores estão situadas em bosques esparsos ou densos.

Nossa implementação em KML

Nosso KML mostra algumas de nossas árvores vinculadas a fotografias
e demonstra como usamos essas informações diariamente.
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A primeira seção, intitulada "Para viajantes", possui marcadores sobre os locais mais importantes para o visitante, como o local de acampamento e o centro de visitantes.

A segunda seção, "Conheça o pinheiro bristlecone", é um tour educativo pelo ecossistema do bristlecone. Nele, os interessados podem se informar sobre a descoberta dos pinheiros bristlecone, a ciência da dendrocronologia, examinar as diferenças entre os bosques de bristlecone e explorar o limite florestal superior. É um bom exemplo de como usar um arquivo KML para transmitir informações variadas sobre a história natural de determinadas espécies.

A terceira seção, "Uma semana de pesquisa de campo", descreve uma semana de trabalho científico de campo da nossa equipe e demonstra como o Google Earth é essencial para nossas operações de campo no dia-a-dia. Nela, apresentamos camadas contendo links para muitas imagens de nossas árvores, um exemplo de transeção, e um esquema da região de pinheiros bristlecone pelos estados Califórnia, Nevada e Utah.

Finalmente, a última seção fala da White Mountain Research Station, permitindo que os usuários explorem as quatro subestações e encontrem links para alguns dos muitos projetos desenvolvidos ali.

Aplicação do Google Earth no nosso programa de pesquisa

Conforme nosso projeto crescia, começamos a usar o Google Earth diariamente durante a fase de campo. Nossa estratégia básica é manter um arquivo KML "mestre" de todos os pontos ou caminhos que estamos acompanhando, incluindo milhares de árvores individuais, que podem ser acessados por qualquer membro da nossa equipe ou pessoa na estação de pesquisa. Um aperfeiçoamento recente foi vincular cada ponto a uma fotografia da árvore para fácil identificação. Para isso, primeiro criamos um arquivo de texto com uma lista de nomes de árvores, coordenadas GPS, nomes de imagens e dados associados a cada árvore (como idade, quantidade de frutos etc.). Em seguida, usamos um script PHP capaz de criar um arquivo KML com marcadores no local de cada árvore; a bolha de cada marcador contendo uma fotografia e os dados associados à respectiva árvore.

As vantagens desse sistema, em comparação com as plataformas GIS tradicionais, são a facilidade de uso por pessoas diferentes, inclusive estudantes não graduados e voluntários. Além disso, o uso de arquivos KML nos confere a capacidade de trocar dados facilmente entre sistemas Mac e PC. Isso sem contar com a flexibilidade de imprimir mapas e fotos rapidamente ou transferir nossos crescentes conjuntos de waypoints entre diferentes unidades de GPS. Por exemplo, na manhã anterior à nossa partida para o campo, podemos usar esse arquivo KML mestre para imprimir um mapa dos pontos de agrimensura que representam o trabalho de um dia de várias pessoas e, ao mesmo tempo, carregar as coordenadas de uma transeção diferente nas unidades de GPS de outra equipe. À noite, quaisquer novos dados coletados podem ser descarregados e inseridos nesse KML para o planejamento do dia seguinte.

Exemplos de uso desse sistema

1. Disposição das transeções: Um aspecto espantoso da biologia do pinheiro bristlecone é que existem muito poucas árvores jovens nos bosques de árvores antigas e mortas. As sementes de bristlecone podem germinar e sobreviver cerca de 1 ano a cada 50 anos, e somente em áreas específicas. Por isso, parte do nosso projeto envolve "caminhadas de transeção" pelas florestas de bristlecone em diferentes altitudes, escarpas e substratos, além da medição de todas as árvores pequenas a até 20 metros do local por onde o observador está caminhando. Esse método de amostragem de árvores jovens nos ajudará a determinar as condições necessárias para a germinação e sobrevivência do bristlecone.

Para essa parte de nosso projeto, primeiro usamos o Google Earth para identificar áreas promissoras. O vídeo mostra um exemplo de transeção a uma altitude de 3100 a 3200 metros percorrendo rochas dos tipos dolomita e granito (outras transeções foram dispostas com altitudes, escarpas e tipos de rocha diferentes). Calculamos que esse caminho teria 1,6 km no Google Earth, distância aproximada que nossa equipe consegue cobrir em um dia de 8 horas. Antes de caminharmos por essa área, examinamos o caminho usando o recurso de inclinação do Google Earth para evitar percorrer áreas de dolomita friável muito íngremes por questões de segurança, e também imprimimos várias visualizações das fotografias aéreas para que diferentes membros da equipe conseguissem localizar a área. Em seguida, salvamos o arquivo como KML e usamos o MacGPS Pro para exportar esse caminho para várias unidades de GPS Garmin. No campo, conseguimos, de forma razoável, seguir esse caminho nas unidades de GPS enquanto procurávamos e medíamos todas as árvores pequenas a até 20 metros da linha central. Durante a coleta de dados do dia, marcamos a localização de cada árvore e usamos o recurso de trilha do GPS para registrar a transeção que realmente percorremos (a qual tem pequenas variações em relação à que foi disposta no Google Earth). Ao retornar da caminhada do dia, carregamos o caminho real percorrido diretamente no Google Earth e usamos nosso script PHP para vincular os marcadores a fotografias e dados. Como resultado, podemos clicar em cada marcador para obter uma imagem da árvore e ver os dados associados a ela (por ex., idade estimada, altura, diâmetro na base e estado reprodutivo). Conseqüentemente, se quisermos retornar a uma árvore específica dessa transeção, qualquer membro da equipe poderá clicar no ponto, obter uma imagem da árvore e ir até esse local.

2. Localização de árvores isoladas: Outra parte de nosso projeto envolve a análise dos padrões de crescimento e a produção de pinhas nas árvores que crescem a pelo menos 50 metros de todos os outros bristlecones em comparação com as que estão situadas em bosques densos. Primeiro usamos o Google Earth para localizar o que aparentava ser árvores isoladas e medir a distância entre essas árvores e outras. Essas árvores são rastreadas em nosso arquivo KML mestre e vinculadas a imagens e dados em nosso banco de dados.

3. Rastreamento de árvores individuais de um grupo: Um dos fundamentos do nosso projeto envolve a identificação da idade de centenas de árvores vivas e mortas dentro de um grupo. Isso requer de nós a documentação de centenas de pontos em uma pequena área e a associação de cada ponto a um número exclusivo e uma fotografia de identificação. À medida que prosseguimos no levantamento de cada área, aumenta o número de pontos diariamente. Mantemos uma lista de pontos em nosso arquivo KML mestre, cada ponto vinculado a uma imagem em nosso banco de dados on-line. Se surgir alguma dúvida quanto aos dados ou a idade de uma determinada árvore, podemos clicar no ponto para obter uma imagem da árvore, carregar esse ponto em nosso GPS e ir até o local.

Recomendações e lições aprendidas

• Use muitos níveis diferentes de pastas para organizar os seus dados. Se você tiver centenas de pontos, caminhos e polígonos para rastrear, isso ajudará a organizar tudo e reduzirá a barra de rolagem na janela de exibição quando você expandir as pastas.
• Importe ícones personalizados para marcar pontos próximos entre si, caso os ícones padrão do Google Earth sejam muito grandes e fiquem aglomerados.
• O Google Earth Pro possui ótimos recursos como o traçado de polígonos e a importação de arquivos de formas, porém, a versão livre também é capaz de executar várias coisas descritas acima.
• Explore os programas de terceiros que importam e exportam arquivos KML. O MacGPS Pro e o KMLer são programas simples e baratos que nos ajudaram a gerenciar dados, mas existem muitos outros programas assim.
• Ao tentar descrever os locais de campo, não hesite em marcar alguns pontos, salvá-los como KML e enviar o arquivo por e-mail a colegas.

Resumindo: se você for um novo usuário de programas de mapeamento em computador, não encontrará método mais fácil para gerenciar e compartilhar seus dados espaciais. Como alternativa para quem se acostumou com plataformas GIS mais tradicionais, recomendo tentar o Google Earth para acelerar a exibição e o compartilhamento dos dados.

Links

Autores

Essa pesquisa foi possível graças a: Daniel Doak (Professor titular da Universidade de Wyoming), Tom Harlan (Universidade do Arizona), George Grossman, Keren Crum, Marcos Grabiel, Nathan Diem, Elizabeth Hooshiar, Jeff Garcia, Colin Maher, Leonard Miller, Daniel Nagy, Instituto STEPS e National Science Foundation.

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