بيانات شاملة من نظم جوية غير مأهولة لغابة الأمازون في محطة تيبوتيني للتنوع البيولوجي، الإكوادور

نافذة جوية جديدة على الأمازون

تُسمى غابة الأمازون غالبًا برئتي الكوكب، لكن كثيرًا من تركيبها وحياتها المخفية لا تزال غير مُرَسَّمة بشكل جيد. تقدم هذه الدراسة طريقة جديدة لرؤية ذلك العالم بتفصيل ملحوظ: عبر تحليق طائرات من دون طيار مزودة بكاميرات ومجسات ليزر متقدمة فوق واحد من أكثر المواقع تنوعًا بيولوجيًا على الأرض، محطة تيبوتيني للتنوع البيولوجي في الإكوادور، ثم إتاحة كل تلك البيانات المفصّلة مجانًا للجميع.

لماذا يهم رسم خريطة هذه الغابة

رغم أن الأمازون تغطي مساحة شاسعة وتستضيف نحو عُشر الأنواع المعروفة على الأرض، إلا أنه من الصعب دراستها عن قرب. تحجب القمة الكثيفة للأشجار، وتؤدي الفيضانات الموسمية، وبُعد العديد من المواقع إلى صعوبة جمع قياسات ميدانية عبر مناطق واسعة. لقد غيرت الأقمار الصناعية نظرتنا للغابة، كاشفة عن إزالة الغابات، وإعادة النمو، والتحولات الواسعة في الكتلة الحيوية والتفاعلات المناخية. لكن حتى أفضل صور الأقمار الصناعية العامة تسطّح المزيج المعقّد لتيجان الأشجار والكروم والمناطق المفتوحة والمستنقعات التي تحدد المواطن المحلية، وتقيس أجهزة الليدار الفضائية فقط نقاطًا متفرقة. نتيجة لذلك، يفتقر العلماء إلى رؤى مستمرة وعالية الدقة لتوزيع الأشجار الفردية وبقع الغابة، لا سيما عبر أنواع المواطن المختلفة.

الطائرات من دون طيار تفحص بقعة غنية مخفية

لسد هذه الفجوة، نفّذ الباحثون حملة منسقة للطائرات من دون طيار على مساحة 712 هكتارًا—أكثر من 700 ملعب كرة قدم—حوال محطة تيبوتيني للتنوع البيولوجي، الموقع الميداني النائي في محمية ياسونí. تشمل هذه المنطقة غابات عالية غير مُغطاة بالفيضانات، وأحزمة تغمرها المياه موسميًا على طول نهر تيبوتيني، ومستنزعات النخيل، ومناطق إعادة النمو الطبيعي، مما يجعلها نموذجًا مصغرًا للغابات الأمازونية الأوسع. على مدى أربعة أيام، طارت نوعان من أنظمة الطائرات غير المأهولة في شُرائط متداخلة عبر خمس مناطق فرعية. حملت طائرة كاميرا متعددة الأطياف تسجل صورًا بألوان عادية وكذلك ضوءًا قريبًا من الأشعة تحت الحمراء، وهو حساس بشكل خاص لصحة النبات. وحملت الأخرى ماسحًا ليزريًا (ليدار) يرسل نبضات ضوئية عبر القمة ويقيس زمن ارتدادها، لبناء صورة ثلاثية الأبعاد للأشجار والتضاريس.

من رحلات خام إلى خرائط سلسة

لم يكن جمع البيانات سوى نصف التحدي. في غابة مطيرة كثيفة، تكون إشارات الملاحة الفضائية غالبًا ضعيفة، ولم يتمكن الفريق من وضع أهداف مصبوغة على الأرض للمِحاذاة الدقيقة لأن التضاريس كانت وعرة جدًا وكثير من أرض الغابة مخفية عن الأنظار. بدلًا من ذلك، عالجوا بيانات الملاحة بعناية بعد الرحلات من محطات أساس مؤقتة ومن الطائرات نفسها، مستخدمين تقنية تُدعى التصحيح الحركي لتوضيح المواقع بعد الطيران. ثم دمجت محطات عمل قوية مزودة بوحدات معالجة رسوميات أكثر من عشرة آلاف صورة متداخلة في فسيفساء واحدة مستمرة ببكسلات بحجم خمسة سنتيمترات—دقيقة بما يكفي لتمييز تيجان الأشجار الفردية. وجهد مماثل حوّل مليارات ارتدادات الليزر إلى سحابة كثيفة من النقاط ثلاثية الأبعاد، استخرج منها الفريق نماذج مفصّلة لسطح الأرض، وأعالي القمة، وارتفاع الغابة فوق الأرض في كل خلية ربع متر.

التحقق من الدقة ومشاركة الكنز

لأنه لا توجد علامات مسح دائمة في تيبوتيني، لم يستطع الفريق قياس أخطاء الموقع المطلقة حتى مستوى السنتيمتر. بدلًا من ذلك، تحقّقوا من الاتساق الداخلي للبيانات. قارنوا شرائط الليزر المتداخلة، قدّروا انزلاقات أفقية ورأسية صغيرة، ثم قاموا بضبط كل منطقة فرعية لتتوافق بسلاسة. كما قارنوا الصور الملونة وخرائط الارتفاع المبنية على الليزر للتأكد من أن التيجان المرئية من الأعلى تتطابق مع أعلى النقاط في النموذج ثلاثي الأبعاد. في معظم الأماكن، كان الفرق بضع عشرات من السنتيمترات—شيء ضئيل مقارنةً بحجم تاج الشجرة. تُخزن كل المنتجات النهائية بصيغ صديقة للسحابة تتيح للمستخدمين تدفّق الأجزاء التي يحتاجونها فقط، كما نشر المؤلفون أيضًا بيانات الرحلات الأصلية وبرامج معالجة البيانات حتى يتمكن الآخرون من اختبار طرق جديدة أو إعادة معالجة المعلومات مع تحسّن التقنيات.

قاعدة لاكتشافات مستقبلية في الغابات

بالنسبة لغير المتخصصين، النتيجة الأساسية بسيطة: يحول هذا المشروع رقعة من غابة الأمازون إلى واحدة من أكثر الغابات الاستوائية رسمًا على الكوكب، ويجري ذلك بطريقة يمكن لأي شخص استخدامها. يمكن للباحثين الآن تتبع تيجان الأشجار الفردية، وقياس ارتفاعات الغابة والفجوات، وتقدير الكربون المخزن، وربط هذه الأنماط بالحيوانات والميكروبات والمناخ عبر الزمن. وبما أن البيانات مفتوحة وموثّقة بعناية، فإنها توفر خط أساس لرحلات طائرات مستقبلية، ومهام فضائية، ودراسات مناخية، مما يساعد العلماء على فهم كيف يستجيب أحد أغنى نظم الأرض البيئية للعواصف والجفاف والضغوط البشرية في السنوات القادمة.

الاستشهاد: Jung, M., Chang, A., Cannon, C.H. et al. Comprehensive uncrewed aerial system data for Amazon rainforest at Tiputini Biodiversity Station, Ecuador. Sci Data 13, 532 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06894-0

الكلمات المفتاحية: غابات الأمازون المطيرة, تصوير الطائرات دون طيار, بيانات ليدار, مراقبة التنوع البيولوجي, بنية الغابة