Różnorodność biologiczna gruntów rolnych odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu zdrowych ekosystemów i produktywnych krajobrazów rolniczych. Jednak w całej Europie populacja ptaków krajobrazu rolniczego – kluczowych wskaźników zdrowia środowiska – gwałtownie spadła wraz z intensyfikacją rolnictwa.
Przelatując nad polami Brandenburgii we wschodnich Niemczech, dwa satelity wykonują pracę, której nigdy nie podołałaby armia ornitologów. Co kilka dni UE Sentinel-2 Satelity wykonują wysokiej rozdzielczości zdjęcia milionów pól uprawnych w Europie, dzięki czemu uzyskujemy stale aktualizowany obraz krajobrazów kontynentu.
Dr Annett Frick, szefowa działu teledetekcji w niemieckiej firmie konsultingowej LUP zajmującej się ochroną środowiska, przez ostatnie trzy lata pracowała nad przekształceniem tego strumienia danych w praktyczne narzędzie ochrony środowiska.
W ramach finansowanego przez UE projektu BirdWatch, zarządzanego przez Agencję Unii Europejskiej ds. Programu Kosmicznego, ona i jej współpracownicy opracowali system wykorzystujący obserwacje satelitarne i sztuczną inteligencję do oceny przydatności siedlisk rolniczych dla ptaków i określania miejsc, w których środki ochrony najprawdopodobniej będą miały największy wpływ.
Spadająca populacja ptaków
Potrzeba jest pilna. Zgodnie z Paneuropejski program monitorowania ptaków pospolitychPopulacje pospolitych ptaków w Europie zmniejszyły się o 19% od 1980 roku. W przypadku gatunków żyjących na terenach rolniczych, takich jak trznadle, jaskółki i turkawki, spadek wyniósł aż 58%.
Straty te odzwierciedlają dekady intensyfikacji rolnictwa. Krajobrazy niegdyś bogate w żywopłoty, łąki, niewielkie lasy i dzikie kwiaty coraz częściej ustępują miejsca rozległym monokulturom, pozostawiając mniej miejsca dla rozwoju dzikiej przyrody.
Zdaniem Fricka spadek liczebności ptaków żyjących na terenach rolniczych jest sygnałem ostrzegawczym, że wiele krajobrazów rolniczych nie funkcjonuje już jako zdrowe ekosystemy.
"
Aby zapewnić stabilność i bezpieczeństwo żywnościowe, potrzebne są stabilne i odporne ekosystemy. Potrzebne są zróżnicowane, a nie monokulturowe krajobrazy.
Wiele ptaków krajobrazu rolniczego uważa się za gatunki parasolowe – wyjaśniła. Ich obecność lub brak może wiele powiedzieć o ogólnym stanie ekosystemu. Jeśli warunki są odpowiednie dla tych ptaków, często są one również odpowiednie dla wielu innych roślin i zwierząt.
Ma to znaczenie nie tylko dla ochrony dzikiej przyrody, ale także dla ludzi. Zdrowe ekosystemy pomagają utrzymać żyzne gleby, wspierają zapylacze, regulują gospodarkę wodną i zapewniają naturalną ochronę przed szkodnikami i chorobami.
„Aby zapewnić stabilność i bezpieczeństwo żywnościowe, potrzebne są stabilne ekosystemy, odporne na przykład na zmiany klimatu, szkodniki i choroby roślin” – powiedział Frick. „Dlatego potrzebne są zróżnicowane, a nie monokulturowe krajobrazy”.
Ochrona różnorodności biologicznej stała się centralnym celem europejskiej polityki środowiskowej. Strategia UE na rzecz różnorodności biologicznej do 2030 roku ma na celu odbudowę zdegradowanych ekosystemów i zwiększenie różnorodności elementów krajobrazu na gruntach rolnych.
Dyrektywy ptasia i siedliskowa ustanawiają ramy prawne służące ochronie najbardziej zagrożonych gatunków i siedlisk Europy.
Aby osiągnąć te cele, potrzebne są jednak dokładne informacje na temat tego, gdzie różnorodność biologiczna dobrze prosperuje, gdzie jest zagrożona i jakie formy interwencji przyniosą największe korzyści.
Precyzja satelitarna
Inicjatywa BirdWatch, która zakończyła się w styczniu 2026 roku, została stworzona, aby pomóc odpowiedzieć na te pytania. Oceny stanu ochrony tradycyjnie opierały się na badaniach terenowych, podczas których naukowcy rejestrowali obserwacje gatunków na ziemi. Choć badania te pozostają niezbędne, często są czasochłonne, kosztowne i trudne do skalowania na duże regiony.
„Tak już robiono w przeszłości, ale nie na taką skalę przestrzenną, jaka jest naprawdę potrzebna, by coś zmienić” – wyjaśnił Frick.
Zespół BirdWatch połączył dane z obserwacji Ziemi pochodzące z unijnego programu satelitarnego Sentinel z modelami przydatności siedlisk, co pozwoliło uzyskać szerszy obraz krajobrazów rolniczych.
Zdjęcia satelitarne dostarczyły informacji o pokryciu koron drzew, rodzajach upraw i sposobach użytkowania gruntów, takich jak łąki, lasy i obszary miejskie, dla milionów działek. Naukowcy uwzględnili również lokalne informacje o użytkowaniu gruntów pochodzące od gmin i innych organizacji, aby zweryfikować i udoskonalić te dane.
System wykracza poza konwencjonalną fotografię. Wykorzystując obserwacje radarowe z satelity Sentinel-1, który przelatuje nad Europą co sześć dni, zespół był w stanie oszacować wilgotność gleby.
„Kiedy radar kieruje się na obszary bogate w wodę, odbierany sygnał jest łatwo rozpoznawany jako ląd pokryty wodą lub ląd szczególnie bogaty w wodę” – wyjaśnia dr Bartolomeo Ventura, badacz zajmujący się teledetekcją w Eurac Research we Włoszech i członek zespołu BirdWatch.
Pomiary te, w połączeniu z obrazowaniem optycznym, pozwoliły badaczom na stworzenie szczegółowych map pokazujących, jak wilgotność gleby zmienia się w zależności od krajobrazu i sposobu użytkowania gruntów.
Uzyskane informacje dotyczące pokrywy uprawnej, struktury roślinności, użytkowania gruntów i warunków wilgotnościowych połączono następnie z modelami siedlisk dla 10 gatunków ptaków wskaźnikowych żyjących na terenach rolniczych. Rezultatem jest szczegółowa ocena, gdzie warunki są – lub mogłyby stać się – odpowiednie dla każdego gatunku.
Liczy się każde euro
Zespół BirdWatch nie tylko zidentyfikował siedliska. Platforma zajmuje się również praktycznym pytaniem decydentów, organizacji ochrony środowiska i instytucji finansujących: gdzie należy inwestować ograniczone zasoby, aby uzyskać jak największe korzyści ekologiczne?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, naukowcy opracowali system optymalizacji oparty na sztucznej inteligencji. Użytkownicy mogą testować różne scenariusze ochrony i budżety, co pozwala platformie identyfikować działania, które z największym prawdopodobieństwem poprawią stan siedlisk ptaków.
Możliwe rozwiązania obejmują sadzenie żywopłotów i pasów kwiatowych, przekształcanie gruntów ornych w pastwiska i różnicowanie płodozmianu.
System testowano w czterech regionach pilotażowych: Brandenburgii w Niemczech, Flandrii w Belgii, na Litwie i w Południowym Tyrolu we Włoszech.
W Brandenburgii naukowcy porównali różne strategie ochrony przyrody, wykorzystując hipotetyczny budżet w wysokości 1 miliona euro. Próbowali skoncentrować inwestycje na obszarach chronionych, koncentrując się na Wyznaczony przez UE obszary chronione przeznaczone wyłącznie dla ptaków lub pozwalające systemowi na identyfikację priorytetowych miejsc w całym regionie.
"
Robiono to już w przeszłości, ale nie na taką skalę przestrzenną, jaka jest naprawdę potrzebna, by coś zmienić.
Praca ujawniła również znaczenie wiedzy lokalnej. Chociaż początkowo naukowcy mieli nadzieję na stworzenie modeli siedlisk obejmujących całą Europę, odkryli, że warunki regionalne są po prostu zbyt zróżnicowane.
„Odkryliśmy, że wiedza regionalna jest niezwykle ważna” – powiedział Frick. „Model uniwersalny nie do końca się sprawdza, zwłaszcza w przypadku modeli siedliskowych”.
Wyjaśniła, że wynika to z faktu, iż warunki siedliskowe w Europie są bardzo zróżnicowane, a gatunki ptaków mają tendencję do adaptacji do lokalnych warunków. W rezultacie modele siedlisk dla poszczególnych gatunków na całym kontynencie nie są wystarczająco szczegółowe. Aby uzyskać wartościowe wyniki, gatunki potrzebują różnych modeli dla różnych obszarów.
Celowanie w różnorodność biologiczną
Obecnie Platforma BirdWatch jest publicznie dostępny i zawiera mapy przydatności siedlisk oraz scenariusze ochrony dla regionów pilotażowych. Władze regionalne i organizacje ochrony przyrody z całej Europy wyraziły już zainteresowanie dostosowaniem tego podejścia do własnych krajobrazów i gatunków.
Pomysł polega na tym, że przeprowadzone prace mogą pomóc decydentom w realizacji celów Strategii UE na rzecz różnorodności biologicznej na rok 2030. Strategia ma na celu powstrzymanie utraty różnorodności biologicznej i odtworzenie zdegradowanych ekosystemów, w tym cel, aby co najmniej 10% gruntów rolnych obejmowało elementy krajobrazu o wysokiej różnorodności.
Wyzwanie jest ogromne. W Brandenburgii, gdzie prawie połowa gruntów jest wykorzystywana rolniczo, niedawne badanie wykazało, że 94% gruntów rolnych nie spełnia celu 10%. Platforma BirdWatch została zaprojektowana, aby pomóc w identyfikacji obszarów, w których działania ochronne mogłyby przynieść największe korzyści, pomagając władzom i instytucjom finansującym efektywniej kierować środkami.
Według Fricka kluczowym wkładem projektu jest wykazanie, że nowoczesna technologia obserwacji Ziemi może wspierać planowanie ochrony bioróżnorodności na niespotykaną dotąd skalę.
„Naszym największym osiągnięciem było wykazanie, że optymalizacja przestrzenna działa na dużą skalę, na milionach działek, w rzeczywistych krajobrazach” – powiedziała. „Możemy sprawdzić, czy w całych Niemczech, na każdym polu, panują odpowiednie warunki dla ptaków, które chcemy chronić. A dla większości z nich, jak na razie, nie”.
Badania w tym artykule zostały sfinansowane ze środków unijnego programu Horyzont. Poglądy respondentów niekoniecznie odzwierciedlają poglądy Komisji Europejskiej. Jeśli spodobał Ci się ten artykuł, rozważ udostępnienie go w mediach społecznościowych.
