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Aug. 05 2014

從太空看動物:衛星影像新妙用

  • 從太空看動物:衛星影像新妙用

    從太空看動物:衛星影像新妙用

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利用衛星來研究物種不但較省錢、較輕鬆,而且還更精確。

在這張拍攝於2010年的衛星照片中,棕色汙跡顯示出南極洲科貝克角的一個皇帝企鵝族群。
Satellite photograph courtesy DigitalGlobe, Inc.

 

撰文:Jason Bittel, National Geographic
編譯:向淑容

 

在從前的科學研究中,如果要知道有多少頭水牛在草原上漫遊,或者有幾隻猴子在雨林中蹦蹦跳跳,唯一的方法是實際到現場去,一隻一隻地慢慢數。

多虧了衛星影像的進步,今日的研究人員不用冒被毒蛇咬或凍傷腳趾的危險,就能知道某些物種的數量。

Seth Stapleton就是一個例子,這位美國明尼蘇達大學的博士後研究員7月在美國公共科學圖書館論文資料庫(PLOS ONE)發表了一篇研究論文,內容是找出活動範圍廣大的北極熊的新方法,這些方法包括借助為Google Earth提供影像的衛星。

雖然北極熊是現存體型最大的熊,也是地球上最廣泛受到研究的大型哺乳動物之一,我們對牠們在大半個偏遠北極區的行蹤卻所知甚少,少得出人意料。

為了在這片覆滿冰雪的地景中找出雪白的北極熊,Stapleton和同事把目標限定在比較隱密的島嶼;夏末時北極熊常因為這些島嶼周圍的海冰融化而被困在島上。

這群研究人員成功地利用衛星找出了大約100隻北極熊。在另一次試驗中,他們則藉由搭乘直昇機從空中俯視,證明自己所見的確是北極熊(而不是岩石或泡沫)。

此外,衛星在解析度與自動操作方面的精進有一天或許會讓我們得以計算北極熊的數量,無論牠們身在什麼地方。

「科技進步的速度非常快,在大規模地開拓研究與保育方式方面大有可為,」Stapleton說。

我們來談談其他幾種研究人員利用衛星從太空觀察的動物。

2012年4月在南極洲丟蒙于維勒的皇帝企鵝。以前要計算南極洲皇帝企鵝的數量相當不易,直到研究人員使用新科技、從太空中尋找牠們的蹤跡才變得比較輕鬆。
Photograph by Stringer, Reuters/Corbis

 

皇帝企鵝

皇帝企鵝可能是地球上體型最大的企鵝,但這並不是唯一讓牠們可以從太空中觀察到的原因。事實上,皇帝企鵝族群若存在於某個地方,最顯而易見的證據就是牠們遺留在冰上的東西——糞便。

「棕色的汙點在新雪上真的很明顯,」英國南極調查所科學家Peter Fretwell表示。

Fretwell和他的同事利用大地衛星(Landsat)所拍攝的南極洲影像,發現這些排泄物造成的汙點可以作為判斷可能有皇帝企鵝群體存在的依據。一旦團隊找到一個棕色汙點,他們就能讓衛星對準汙點處,並且一隻一隻地計算企鵝數量,或者以聚集在一起的企鵝數量為基準來估算總數。

僅僅是觀察這樣的衛星影像,Fretwell和他的同事算出的皇帝企鵝群體數量就已經達到已知數字的兩倍以上了。

 

露脊鯨

Fretwell也主持一項從太空觀察鯨魚的研究,這份研究論文於2014年發表在PLOS ONE。他的研究並未在海上尋找鯨魚的尾巴,而是聚焦於阿根廷的新灣(Golfo Nuevo)——每年7月至10月,露脊鯨會來到這個海灣繁殖。

繁殖地是透過衛星計算鯨魚數量的理想地點,因為許多種鯨魚都會選擇平靜、清澈的水域,讓牠們能帶著幼鯨一起舒適悠游。

Fretwell發現,透過衛星來手動計算鯨魚數量是真正可行的。他和他的團隊也研究了讓電腦動畫協助科學家擴大調查範圍的可能方法。

舉例來說,在最簡單的分析中,研究人員發現電腦能夠辨識出一張影像上所有大小與形狀和鯨魚相符的亮色區域。

事實上,Fretwell說露脊鯨比起其他種類的鯨魚,大概更容易被電腦辨識出來,因為牠們深色的頭上長著灰白色的骨痂。

想想看,長在臉上的東西竟然能從太空中看見!

 

蝙蝠、鳥類及海龜

如果目標是要在衛星影像上看到一個動物個體的話,那麼牠的體型顯然相對而言要頗大才行。

例如Stapleton就說過,一隻成年的公北極熊在WWorldView-2衛星的影像上,充其量也只是六到八個白色的像素而已。

不過國際太空站一項名為「利用太空進行動物研究之國際合作行動」(ICARUS)的新計畫,或許很快就能幫助科學家記錄體型比一輛Smart汽車還要小的動物個體。

大多數的全球衛星定位系統(GPS)標籤都會記錄地點資訊,但是缺乏將這些資訊上傳到衛星的功能。這意味研究人員必須在某個時間點再次捕捉到他們所研究的動物個體,才能取得這些資訊——如果對象是小型的遷徙動物,這項工作就格外艱難。

但是透過新的ICARUS硬體,科學家將能使用更先進的GPS標籤,將資訊傳送回太空站,而太空站的運行軌道與地球之間的距離比大多數衛星都還要近。

ICARUS行動的目標是追蹤鳥類、蝙蝠、海龜與齧齒類動物以深入了解生態系、改善航空安全、追蹤瀕危物種,以及監控傳染病的傳播情形。

而傳送器的體積也愈來愈小了。不用多久,科學家或許就能夠從離地面320公里以上的空中觀察一隻在你家後院飛舞的帝王蝶。

要是這樣的話就太美妙了。

 

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