اكتشفت وكالة ناسا أن الزهور يمكن أن تخبرنا أكثر مما يمكننا رؤيته بالعين المجردة. أظهرت دراسة حديثة عن الزهور البرية في كاليفورنيا أن الطائرات وأجهزة الأقمار الصناعية يمكنها تتبع الأزهار من خلال اكتشاف التغيرات في اللون. يمكن أن يوفر هذا النهج للمزارعين ومديري الأراضي طريقة جديدة لمراقبة النباتات المزهرة ذات الأهمية الحيوية للنظم البيئية والزراعة.
في هذه الدراسة، استخدم العلماء مقياسًا طيفيًا للتصوير عالي التقنية تم تطويره في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) في جنوب كاليفورنيا. يلتقط الجهاز صورًا تفصيلية لآلاف الأفدنة من المحميات الطبيعية، ويسجل مئات الأطوال الموجية للضوء مع ظهور الزهور البرية وتفتحها وذبولها على مدار عدة أشهر.
وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام الأداة لرصد النباتات بشكل مستمر طوال موسم النمو. وقال عالم مختبر الدفع النفاث ديفيد شيميل إن هذا يجعل الدراسة "الأولى من نوعها".
بالنسبة للعديد من أنواع النباتات، من المحاصيل إلى الشجيرات الصحراوية، يرتبط الإزهار ارتباطًا وثيقًا بالأنماط الموسمية لدرجات الحرارة وأشعة الشمس وهطول الأمطار. ويدرس العلماء هذا التوقيت، المعروف بفينولوجيا الغطاء النباتي، لفهم أفضل لكيفية تأثير ارتفاع درجات الحرارة وتغير أنماط هطول الأمطار على النظم البيئية في جميع أنحاء العالم.
عادةً، تعتمد مسوحات الزهور البرية على أدوات مثل الملاحظات الميدانية والتصوير الفوتوغرافي بفاصل زمني. لكن هذه الأساليب تفشل في التقاط التغيرات الأوسع التي قد تحدث في النظم البيئية المختلفة حول العالم، كما قالت المؤلفة الرئيسية للدراسة يوسلين أنجل، العالمة في جامعة ميريلاند، كوليدج بارك ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند.
وقالت: "أحد التحديات هو أن الزهور يمكن أن تكون قصيرة العمر للغاية مقارنة بالأوراق أو أجزاء أخرى من النبات". "قد يظلون على قيد الحياة لبضعة أسابيع فقط." لتتبع الزهور على نطاق واسع، يدرس آنجيل وعلماء آخرون في وكالة ناسا إحدى الخصائص المميزة للزهور: اللون.
هناك ثلاث فئات رئيسية من الأصباغ الزهرية: الكاروتينات والبيتالين (المرتبطة بالأصفر والبرتقال والأحمر) والأنثوسيانين (المرتبطة بالعديد من الألوان الحمراء العميقة والبنفسجية والأزرق). تعكس التركيبات الكيميائية المختلفة للأصباغ الضوء وتمتصه بأنماط فريدة.
تسمح أجهزة قياس الطيف للعلماء بتحليل "البصمات" الكيميائية للنباتات وتصنيف أنواع النباتات بناءً على "بصماتها" الكيميائية. ونظرًا لأن جميع الجزيئات تعكس وتمتص أنماطًا فريدة من الضوء، فيمكن لأجهزة قياس الطيف تحديد نطاق واسع من المواد البيولوجية والمعادن والغازات.
تُستخدم الأجهزة المحمولة لتحليل العينات في الميدان أو في المختبر. ولمسح الأقمار الصناعية والكواكب، بما في ذلك الأرض، طورت وكالة ناسا أجهزة تصوير طيفية قوية بشكل متزايد على مدار الـ 45 عامًا الماضية.
إحدى الأدوات، تسمى AVIRIS-NG (اختصار لـ Airborne Visible Imaging Spectrometer-Infrared Imaging Spectrometer-Next Generation)، تم تصنيعها بواسطة مختبر الدفع النفاث (JPL) ويمكن تركيبها على الطائرات. وفي عام 2022، تم استخدامه في حملة ميدانية بيئية كبيرة لمسح الغطاء النباتي في محمية جاك ولورا دانجيرموند ومحمية سيدجويك في مقاطعة سانتا باربرا. من فبراير إلى يونيو، تشمل النباتات التي تمت ملاحظتها نوعين من الشجيرات المحلية - Giant Coreopsis وCalifornia Artemisia.
لقد طور العلماء طريقة للعثور على البصمات الطيفية للزهور من بين ميزات المناظر الطبيعية الأخرى التي تزدحم بكسلات الصورة. في الواقع، تمكنوا من التقاط 97% من الاختلافات الطيفية الدقيقة بين الزهور والأوراق والغطاء الخلفي (التربة والظل) وتحديد مراحل الإزهار المختلفة بنسبة يقين 80%.
تفتح هذه النتائج الباب أمام المزيد من الأبحاث الجوية والفضائية حول النباتات المزهرة، التي تشكل حوالي 90% من جميع أنواع النباتات على الأرض. وقال أنجل إن أحد الأهداف النهائية هو دعم المزارعين ومديري الموارد الطبيعية الذين يعتمدون على هذه الأنواع، وكذلك الحشرات والملقحات الأخرى. تعتبر الفواكه والمكسرات والعديد من الأدوية والقطن من السلع القليلة التي تنتجها النباتات المزهرة.
يدرس Angel البيانات الجديدة التي تم جمعها بواسطة مقياس الطيف الشقيق AVIRIS، والذي يعمل على متن محطة الفضاء الدولية. يطلق عليه اسم EMIT (التحقيق في مصدر الغبار المعدني الأرضي)، ويهدف إلى رسم خريطة للمعادن حول المناطق القاحلة من الأرض. إن الجمع بين بياناتها مع الملاحظات البيئية الأخرى يمكن أن يساعد العلماء على دراسة الإزهار الفائق، وهي ظاهرة تتفتح فيها مساحات كبيرة من الزهور الصحراوية بعد هطول أمطار غزيرة.
وقال أنجل إن من متع دراسة الزهور هو حماسة العلماء المواطنين. وقالت: "لدي تنبيهات على وسائل التواصل الاجتماعي على هاتفي"، مضيفة أنها وسيلة لمواكبة نشاط الزهور البرية في جميع أنحاء العالم.
تم تجميعها من /ScitechDaily