Lasy na północnym wschodzie Stanów Zjednoczonych pokrywają ponad 667 731 kilometrów kwadratowych (mniej więcej tyle ile obszar Polski i Niemiec łącznie). Jednakże ich istnienie jest niepewne ze względu na.. szkodniki, które mają po kilka – kilkanaście milimetrów długości.
Na pomoc lasom przychodzą technologie kosmiczne i lotnicze. Wielopasmowe obserwacje z pokładów samolotów pozwalają wykryć niebezpieczne szkodniki. Jak to możliwe, skoro te owady są bardzo małe?
Zanim odpowiemy na to pytanie, rozszerzymy nieco zasób informacji o zagrożonych drzewach. Są to przede wszystkim sosny i jesiony. „Sosna” może brzmi pospolicie, jednak materiał pozyskiwany z tego drzewa jest jednym z najważniejszych i najpopularniejszych na rynku. Drewno jesionu, ze względu na swoją charakterystykę (jest twarde i sprężyste), znajduje zastosowanie w specjalistycznych dziedzinach tj. sport (łucznictwo, baseball), lutnictwo (gitary elektryczne) oraz meblarstwo i stolarstwo.
Do zniszczeń dochodzi przez działalność:
- Dendroctonus frontalis (southern pine beetle, gatunek kornika) – atakuje głównie sosny,
- Agrilus planipennis (Emerald ash borer, chrząszcz z rodziny bogatkowatych) – atakuje głównie jesiony.
Straty szacowane są nie na tysiące, lecz na miliony i miliardy dolarów. Tak wysokie liczby związane są z procesem kontroli po przejściu plagi, wyczyszczeniu terenu, stratach związanych z wcześniejszym utrzymywaniem roślin (które nie trafiają na rynek) i ostatecznym przesadzeniu roślin.
Oba gatunki owadów atakują przede wszystkim drzewa osłabione, ale nie jest to normą. Dendroctonus frontalis narusza warstwę drzewa tuż pod korą. Dorosłe osobniki składają tam jaja, a larwy ryją tunele. Drzewo mogłoby przetrwać, ale po inwazji, naturalne mechanizmy obronne – jak warstwa kory – zawodzą przeciwko zakażeniom grzybicznym. Kornik Dendroctonus frontalis zakaża grzybicą Grosmannia clavigera. Grzyb rozprzestrzenia się do wnętrza drzewa i pobiera jego składniki odżywcze i wodę prowadząc do śmierci. (Dlatego dobrym indykatorem wskazującym na chorą sosnę są pomarańczowe lub czerwone igły).
Historia Agrilus planipennis jest znacznie bardziej skomplikowana. Pojawił się w Stanach Zjednoczonych w 2002 roku, przywleczony najprawdopodobniej z Azji w belach drewna jesionowego stanowiących zabezpieczenie ładunków w trakcie transportu. Szybko rozprzestrzenił się w północno-wschodniej części Stanów Zjednoczonych, nie mając naturalnych wrogów. Dodatkowo jesiony w Stanach pozbawione są mechanizmów obronnych przed tymi szkodnikami. Agrilus planipennis nie przenosi chorób między drzewami, lecz niszczy je sam: larwy ryją głębokie tunele naruszające kambium i łyko, przez to osłabiają drzewo i w końcu je zabijają (spada liczba substancji, które mogą zostać przetransportowane od korzenia do korony i gałęzi).
Wytropienie i odizolowanie szkodników staje się priorytetem, bo pozwala uniknąć wielkich strat. Inżynierowe z NASA (dokładnie z Goddard Space Flight Center) wyszli temu naprzeciw, dostarczając dla Służb Leśnych Stanów Zjednoczonych instrument o nazwie G-LiHT, czyli wielopasmowy sensor pozwalający na monitorowanie stanu lasów z powietrza. (G-LiHT to skrót od Goddard’s LiDAR, Hyperspectral and Thermal imager).
G-LiHT wykorzystuje LiDAR, tworząc szczegółowe obrazy 3D każdego drzewa, jego gałęzi, a nawet liści. Dodatkowo wykorzystuje kilka pasm promieniowania elektromagnetycznego – nie tylko widzialnego, ale przede wszystkim podczerwonego. Zakażone drzewa są cieplejsze niż zdrowe okazy.
Do tego dochodzi także spektrometr. W ten sposób sprawdza na odległość „stan zdrowia” roślin. Kiedy są osłabione przez atak szkodników, zmienia się zawartość pigmentu w ich liściach i proces fotosyntezy przebiega mniej sprawnie, co można zaobserwować z powietrza (a nawet przestrzeni kosmicznej za pomocą satelitów obserwacyjnych).
Chore lasy to także utrata bioróżnorodności. Co jeszcze bardziej ciekawe, gatunek Agrilus planipennis jest gatunkiem inwazyjnym czyniącym olbrzymie szkody dla przemysłu drzewnego, dlatego obserwacje jego plagi są także związane z bardziej doraźną walką o własny ekosystem Stanów Zjednoczonych.
Choć technologie kosmiczne i lotnicze pozwalają na wykrycie różnic w stanie zdrowia drzew, algorytm wymaga naziemnych obserwacji, które często są związane z… ołówkiem i notatnikiem. Wskaźniki wypracowane przez program muszą zostać zweryfikowane i w razie czego – poprawione. Dlaczego? Ponieważ G-LiHT czeka niezwykle długa podróż, od Alaski poczynając, a kończąc na Półwyspie Jukatan.
Źródło: NASA Goddard Space Flight Center
