Sử dụng máy bay không người lái đa phổ và LiDAR bảo vệ bướm đuôi dê
Cuộc di cư kỳ vĩ của bướm Monarch: Nguy cơ tuyệt chủng và nỗ lực bảo tồn
Cuộc di cư hàng năm của bướm Monarch là một trong những hiện tượng tự nhiên hấp dẫn nhất thế giới, đồng thời cũng là một trong những cuộc di cư dài nhất và lớn nhất trong thế giới côn trùng, trải dài hơn 4.000 km.
Sự kiện này còn là biểu tượng cho sự hợp tác quốc tế giữa Canada, Hoa Kỳ và Mexico. Ba quốc gia cùng nhau nỗ lực bảo tồn tuyến đường di cư của bướm Monarch, từ Vùng Ngũ Hồ ở miền nam Canada đến Michoacán và Estado de México ở miền trung Mexico, đi qua vùng đồng bằng trung tâm-phía tây nước Mỹ.
Hãy cùng TechGenVN theo dõi nỗ lực của các nhà khoa học trong việc bảo tồn loài bướm quý giá này nhé !
Tuy nhiên, cuộc di cư này đang nguy cơ tuyệt chủng bởi những thay đổi môi trường, tàn phá môi trường sống và nạn phá rừng đe dọa đến các khu vực sinh sản của bướm Monarch.
Vì lý do này, Quỹ Bảo tồn Trục Tân núi lửa (FOCEN), một tổ chức chuyên bảo vệ môi trường sống và rừng nơi bướm Monarch trú đông, đang tìm kiếm mọi phương thức để bảo vệ và hỗ trợ cho hiện tượng này. Họ đã hợp tác với Cielito Drone và DJI Enterprise, sử dụng máy bay không người lái (drone) để thu thập dữ liệu quan trọng về rừng nhằm nỗ lực bảo tồn những môi trường sống thiết yếu.
Về vòng đời và cuộc di cư của bướm Monarch
Vòng đời của một con bướm Monarch thường kéo dài khoảng một tháng, nhưng “thế hệ Methuselah” xuất hiện vào giữa tháng 8 thì lại khác biệt. Thế hệ này trì hoãn thời kỳ sinh sản và có thể sống tới 9 tháng, cho phép chúng di cư về phía nam trong hai tháng, trú đông năm tháng ở Mexico và sau đó quay trở lại phía bắc. Những con bướm này chưa bao giờ đến địa điểm trú đông hàng năm ở Mexico nhưng lại được dẫn đường bởi một “bộ radar” độc đáo trong loài của chúng.
Những người hỗ trợ hệ sinh thái quan trọng
Trong suốt vòng đời, bướm Monarch đóng vai trò then chốt cho hệ sinh thái. Là động vật ăn cỏ, chúng ăn lá cây sữa trong giai đoạn đầu đời, và là loài thụ phấn quan trọng, chúng hút mật hoa ở giai đoạn trưởng thành. Trong quá trình di cư, chúng thúc đẩy sự đa dạng di truyền của thực vật có hoa và góp phần vào an ninh lương thực của con người trên khắp Bắc Mỹ bằng cách vận chuyển phấn hoa dính trên cơ thể.
Cây sữa là loài thực vật cần thiết cho bướm Monarch, vì đây là nơi chúng đẻ trứng trong mùa sinh sản. Tổng cộng, mỗi con bướm cái có thể đẻ tới 400 trứng, nở thành sâu bướm với các sọc đen, trắng và vàng đặc biệt sau tám ngày. Sâu bướm ăn lá cây sữa và trải qua quá trình biến đổi, trở thành bướm trưởng thành sau hai tuần.
Bướm Monarch và nguy cơ tuyệt chủng
Hiện tại, Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên (IUCN), tổ chức cung cấp thông tin lớn nhất về tình trạng rủi ro của đa dạng sinh học toàn cầu, đã xếp bướm Monarch vào danh sách loài nguy cấp. Nguyên nhân chính là do sụt giảm đáng kể (lên đến 72%) số lượng cá thể trong thập kỷ qua.
Sự suy giảm của bướm Monarch được cho là do hai nguyên nhân chính:
- Sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ: Chúng không chỉ giết chết bướm mà còn hủy hoại môi trường sống của cây sữa – nguồn thức ăn của chúng.
- Khai thác gỗ bất hợp pháp và phá rừng: Điều này đe dọa đến các khu rừng ở Mexico – nơi trú đông của bướm Monarch.
Bên cạnh các hoạt động trực tiếp của con người, biến đổi khí hậu cũng là một yếu tố. Khí hậu thay đổi khiến lượng mưa giảm, nhiệt độ tăng, làm suy yếu các loài cây trong rừng, khiến chúng dễ bị sâu bệnh tấn công hơn, chẳng hạn như côn trùng tước vỏ cây.
Đặc biệt, Thông Reo (Oyamel fir) – loài cây được bướm Monarch ưa thích làm nơi trú đông đang bị đe dọa bởi một hiện tượng bí ẩn khiến cây bị trắng thân, rụng lá và chết. Nếu những cây này tiếp tục biến mất và các biện pháp bảo vệ môi trường sống quan trọng này không được thực hiện, hiện tượng di cư của bướm Monarch có thể biến mất mãi mãi.
Khu dự trữ sinh quyển Bướm Monarch ở Mexico
Rừng Thông Reo đã được tuyên bố là Khu dự trữ sinh quyển Bướm Monarch và được UNESCO công nhận là Di sản Thiên nhiên Thế giới. Các ejido (ruộng đất cộng đồng), cộng đồng dân cư, chính quyền và xã hội dân sự đang cùng nhau nỗ lực bảo vệ những khu vực được chỉ định là nơi sinh sống của bướm Monarch. Họ đã thực hiện việc theo dõi thường xuyên tình trạng sức khỏe của cây cối tại các địa điểm trú đông để đảm bảo sự tồn tại của chúng.
Giới hạn của các kỹ thuật bảo tồn truyền thống
Các kỹ thuật theo dõi rừng thông thường đã được sử dụng trong Khu dự trữ sinh quyển Bướm Monarch kể từ khi thành lập. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi các thành viên ejidatario và cộng đồng phải đi bộ đường dài để trực tiếp xác định những thay đổi của cây cối. Đây là phương pháp không hiệu quả và thậm chí nguy hiểm ở những địa hình khó khăn, hơn nữa không thể bao quát toàn bộ khu vực cần quan sát chỉ trong một ngày.
Quan sát trực tiếp cũng bị hạn chế bởi mật độ cây cao, nhiều cành nhánh, chiều cao của cây và tầm nhìn của con người. Bên cạnh đó, do cây bệnh thường chết từ ngọn cây xuống, nên việc xác định tình trạng sức khỏe của những thân cây cao lớn này bằng cách đi bộ là rất khó khăn.
Theo số liệu từ Fondo de Conservación del Eje Neovolcánico A.C., các nhóm giám sát dịch hại thực vật chỉ thực hiện sáu chuyến đi một năm để phát hiện sớm sâu bệnh rừng trong vùng lõi của Khu dự trữ sinh quyển. Điều này là không đủ để bảo vệ rừng khỏi các mối đe dọa.
Để giải quyết những thách thức này, việc áp dụng máy bay không người lái (drone) để theo dõi rừng là điều cấp thiết.
Máy bay không người lái bảo tồn thiên nhiên
Sau khi Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên (IUCN) tuyên bố hiện tượng di cư của bướm Monarch đang bị đe dọa, DJI Enterprise cùng với Cielito Drone và chính quyền Khu dự trữ sinh quyển Bướm Monarch đã triển khai một dự án nghiên cứu nhằm xác định nguyên nhân và mức độ thiệt hại của hệ sinh thái nơi trú ngụ của bướm Monarch ở Mexico.
Máy bay không người lái (drone) mang lại nhiều lợi thế so với các phương pháp kiểm kê rừng thông thường. Nhờ những tiến bộ về công nghệ, drone ngày càng trở nên dễ tiếp cận và dễ điều khiển, cho phép những người không chuyên môn thực hiện các nhiệm vụ bay an toàn và chính xác bất kể địa điểm nghiên cứu phức tạp như thế nào. Bằng cách đưa drone vào các hoạt động theo dõi rừng, việc bao quát một khu vực rộng lớn hơn, thu được hình ảnh có độ phân giải cao hơn và phát hiện những thay đổi về sức khỏe của cây khó nhìn thấy bằng mắt thường sẽ trở nên khả thi.
Sức mạnh của công nghệ đa quang phổ
Với các công cụ giám sát đa quang phổ và công nghệ cảm biến như LiDAR và camera photogrammetric, việc phân tích hệ sinh thái có thể được thực hiện hiệu quả, nhanh chóng và an toàn.
Cielito Drone đã sử dụng thiết bị DJI Enterprise, cụ thể là Mavic 3 Multispectral và Matrice 300 RTK với cảm biến LiDAR L1, để thực hiện các chuyến bay trong vùng lõi của khu dự trữ.
Mavic 3 Multispectral có các dải đa quang phổ 45 megapixel, bao gồm xanh lục, đỏ, cạnh đỏ và gần hồng ngoại, cho phép nhóm nghiên cứu xác định sớm các khu vực có dấu hiệu suy thoái rừng bằng cách tính toán các chỉ số quang phổ được sử dụng trong việc theo dõi thảm thực vật. Dữ liệu này đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện những cây bị suy yếu, cần được xử lý khẩn cấp.
Khả năng bay theo địa hình đối với những thay đổi độ cao
Trong các chuyến bay, drone bay ở các độ cao từ 2.800 đến 3.500 mét so với mực nước biển, tương ứng với phân bố của cây Thông Reo. Tính năng Terrain Follow (Bay theo địa hình) của DJI Mavic 3 cho phép bay thành công trên các lưu vực chính nơi bướm Monarch trú đông, duy trì độ cao ổn định so với mặt đất. Điều này cho phép thu thập dữ liệu đáng tin cậy và nhất quán trong suốt chuyến bay, bất chấp sự chênh lệch độ cao gần 700 mét giữa các khu vực thấp nhất và cao nhất.
LiDAR trên không chính xác
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã sử dụng Matrice 300 RTK được trang bị cảm biến Zemuse L1 (cảm biến LiDAR) để đo chính xác chiều cao, đường kính tán cây và lượng sinh khối của cây tại các địa điểm bướm Monarch đến. Mặc dù môi trường rừng rậm rạp và phức tạp trong khu dự trữ, M300 và L1 vẫn cung cấp một giải pháp hoàn chỉnh và thân thiện với người dùng, có khả năng tạo ra các mô hình ba chiều ấn tượng về những cây Thông Reo hùng vĩ theo thời gian thực. Đây là những cây đóng vai trò là nơi trú đông của bướm Monarch mỗi năm.
Phân tích dữ liệu từ drone
Thông tin có giá trị này cho phép Cielito Drone hợp tác với các nhà khoa học từ Đại học Michoacana de San Nicolás de Hidalgo phát triển phương pháp để xác định, định vị địa lý và định lượng các cây Thông Reo có triệu chứng suy yếu hoặc chết.
Dữ liệu do drone thu thập được nhập và xử lý bởi DJI Terra, sau đó, một giải pháp tùy chỉnh sẽ giúp đếm số cây và báo cáo tình trạng sức khỏe của cây.
Cải thiện an toàn và hiệu quả
Bằng cách kết hợp công nghệ DJI vào quy trình giám sát và bảo tồn, có thể giảm thiểu tai nạn và rủi ro cho các nhân viên kiểm lâm cống hiến cả cuộc đời để bảo vệ khu dự trữ này.
Công nghệ này cho phép phân tích đa quang phổ và độ phân giải cao, cung cấp thông tin ở cấp độ từng cây. Chỉ với một chuyến bay, có thể bao quét khoảng 200 ha, tiết kiệm đáng kể thời gian, nhân lực và tài chính. Một chuyến khảo sát trước đây mất 6 ngày thì giờ chỉ cần một ngày, nhanh hơn 600%.
Dữ liệu và phân tích chuyên sâu
Quan trọng hơn hết là việc sử dụng các phương pháp thông thường không thể đạt được cùng mức độ chi tiết (ở cấp độ từng cây) như drone, để đo lường mức độ khỏe/suy yếu (bằng hình ảnh đa quang phổ), đếm, định vị địa lý và định lượng sinh khối của từng cây quan trọng nơi bướm trú đông hàng năm; đồng thời tăng hiệu quả giám sát lên 1200%.
Lợi ích của máy bay không người lái
Sự suy giảm của bướm Monarch là do việc sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và nạn khai thác gỗ bất hợp pháp, phá rừng ở các khu vực rừng Mexico – nơi trú đông của chúng. Cần có sự cảnh giác và cống hiến từ những người bảo vệ môi trường sống này, nhưng với sự hỗ trợ của drone, nhiệm vụ to lớn này ngày càng khả thi. Việc thu được dữ liệu trên không độ phân giải cao sẽ cho phép các nhà chức trách chịu trách nhiệm bảo tồn các khu vực này đưa ra các quyết định về vệ sinh thực vật để kiểm soát kịp thời và đảm bảo những địa điểm này tiếp tục đón hàng triệu con bướm mỗi năm.