Detectie en impactbepaling van invasieve plantensoorten op basis van hyperspectrale remote sensing

UITKIJKEN VOOR EXOTEN VANUIT DE RUIMTE?

 “De verspreiding van invasieve planten is één van de meest uitdagende ecologische problemen van de 21st eeuw”. (Citaat uit Critical Reviews in Plant Sciences, 2004) Planten reizen zonder paspoort, toch komen ze overal De fauna en flora van de aarde hebben zich in de loop van miljoenen jaren ontwikkeld. Oceanen, zeeën, bergen, woestijnen en zelfs grote rivieren hebben fysische barrières gecreëerd die de verplaatsing en verspreiding van soorten van de ene naar de andere plaats niet mogelijk maakten. Dit heeft bijgedragen tot de specifieke evolutie van planten- en dierengemeenschappen. Zo zijn dieren en planten van een bepaald gebied uniek en kenmerkend voor die plaats. Echter, door de invloed van de mens zijn deze barrières langzamerhand opgeheven. Soorten kunnen door onopzettelijk of opzettelijk handelen kilometers weg van hun normale leefgebied gebracht worden. Plantensoorten worden over de continenten heen verspreid, voornamelijk door het invoeren van granen en graangewassen en de invoer van plantensoorten voor tuinen, maar ook via andere wegen zoals de invoer van andere agrarische gewassen, hout, bodem of ertsen. Door het sterk reisgedrag van de mens of via handelswegen kunnen zaden en soorten eveneens onopgemerkt meereizen. Zo verplaatsen soorten zich ongecontroleerd over de natuurlijke grenzen heen. In vele gevallen zijn deze uitheemse soorten slecht aangepast aan hun nieuwe omgeving en sterven ze snel uit. In andere gevallen kunnen ze overleven, zich reproduceren en vestigen. Wanneer deze uitheemse soorten zo succesvol worden dat ze een bedreiging vormen voor de oorspronkelijke biodiversiteit of hele ecosystemen verstoren, worden ze invasieve exoten genoemd. Ze vormen niet enkel een bedreiging voor de natuur, maar ook voor landbouw, economie en soms menselijke gezondheid.  In kaart brengenInvasieve plantensoorten zouden in kaart gebracht moeten worden om hun verspreiding te kennen zodat beheer en beleid zich hierop kunnen baseren.  Om te weten waar een invasieve soort voorkomt moet hij eerst opgemerkt worden. Dat vraagt veel tijd en werk wanneer dit door observaties en tellingen in het veld moet gebeuren. Aangezien sommige terreinen moeilijk te betreden zijn of soorten niet altijd gemakkelijk te herkennen zijn, worden sommige invasieve soorten niet snel opgemerkt. Deze methode van karteren is traag en beperkt zich vaak enkel tot een lokale schaal. Invasieve soorten kunnen zich echter verspreiden over een groot gebied. Wanneer invasieve soorten niet op tijd gedetecteerd worden of wanneer het voorkomen onderschat wordt, dan kan de soort zich ongestoord verder gaan uitbreiden in een gebied. Het proces van kartering zou daarom opgeschaald en versneld moeten worden. Hyperspectrale remote sensing is een beloftevolle techniek die de mogelijkheid biedt om plantinvasies te bestuderen op grote schaal. Deze relatief nieuwe techniek baseert zich op de wijze waarmee zonlicht interageert met planten. De elektromagnetische straling van de zon wordt door de bladeren deels gereflecteerd, deels geabsorbeerd, deels doorgelaten of terug uitgezonden. De interactie van deze straling met het blad hangt af van zijn biochemische bladsamenstelling en bladstructuur. Aangezien elke plantensoort een unieke biochemische bladsamenstelling en plantenstructuur heeft, interfereert het licht voor elke soort anders. Spectrometers van de hyperspectrale remote sensing techniek kunnen de gereflecteerde straling registreren tussen 350 tot 2500 nanometer. Zo bieden ze de mogelijkheid om de spectrale eigenschappen van de soort te meten. Vooraleer men invasieve soorten probeert te detecteren met behulp van vliegtuigen of satellieten, zou er eerst uitgetest moeten worden of dit mogelijk is op basis van spectrale metingen. Vanuit de ruimte? Eerst testen met beide voeten op de grondIn dit onderzoek werden hyperspectrale metingen genomen met een spectrometer die je mee kan nemen in het veld. Er werd bekeken of invasieve soorten spectraal te onderscheiden zijn van de omliggende vegetatie op basis van specifieke spectrale eigenschappen. Eveneens werd er nagegaan of deze eigenschappen behouden worden wanneer er opgeschaald werd van bladmetingen naar metingen ter hoogte van de planten of de hele vegetatie. Wanneer de soorten te onderscheiden zijn, geeft dit beloftevolle mogelijkheden voor kartering.  Aan de oevers van de Dijle Aan de Dijle in Mechelen komen drie invasieve plantensoorten voor, namelijk Reuzenberenklauw, Reuzenbalsemien en Japanse duizendknoop. Als deze soorten niet uitgeroeid worden zullen het riet en andere belangrijke inheemse soorten verdwijnen. Het liedje van de  kleine jonge kikker die zich verschuilt in het riet zal dan niet meer kloppen. De invasieve soorten hebben niet enkel negatieve effecten op de biodiversiteit, maar ook op de stevigheid van de oevers en de nutriëntencyclussen in de bodem. Eigenlijk beïnvloeden ze het hele ecosysteem. In het gebied werden de soorten gekarakteriseerd aan de hand van vegetatieopnames en bodemstalen. Vervolgens werd bekeken of deze drie invasieve soorten spectraal te detecteren zijn. Tot slot werd er nagegaan of de impact van invasieve soorten te detecteren is met hyperspectrale remote sensing. Er werd met andere woorden gekeken of de aanwezigheid van invasieve soorten de spectrale eigenschappen van de inheemse omliggende vegetatie doet veranderen. Een goede lancering voor ruimtebeeldenEr werd aangetoond dat men Reuzenberenklauw in het visuele deel kunnen onderscheiden. Deze soort vormt grote witte bloemschermen die vanuit de lucht gedetecteerd kunnen worden. Het is daarom bij deze soort van belang dat de luchtbeelden gemaakt worden in het bloeiseizoen. Dit is in juli, want in augustus zijn de bloeischermen en stengels al verdord. Reuzenbalsemien is te onderscheiden van de omliggende vegetatie in het infrarode deel van het spectrum. Jammer genoeg is Japanse duizendknoop minder goed onderscheidbaar. Toch biedt dit onderzoek nuttige informatie om de invasieve soorten te gaan detecteren met vliegtuig- of satellietmetingen. De impact van de invasieve soorten was nog niet duidelijk te bepalen, hiervoor moet bijkomend onderzoek gebeuren.