Earth per il Sociale

Fin dai tempi di Charles Darwin, i biologi si sono sempre sforzati di rappresentare l'incredibile diversità biologica del nostro pianeta su mappe in grado di comunicare sia informazioni utili che un senso realistico delle proporzioni. Negli ultimi anni, questa sfida si è gradualmente trasformata nella ricerca di piattaforme di mappatura utilizzabili per scopi didattici rivolti al grande pubblico, facilmente comprensibili sia per i principianti che per gli scienziati più affermati e abbastanza potenti da riuscire a monitorare e visualizzare i dati biologici. Durante la nostra ricerca, incentrata sull'ecologia di una popolazione di antichi pini bristlecone presente sulle White Mountains in California, ci siamo resi conto che Google Earth rappresenta uno strumento fondamentale sia per velocizzare il lavoro quotidiano sul campo sia per informare il pubblico sui nostri progetti. Dal 2004, Google Earth ha notevolmente semplificato la condivisione dei dati spaziali per il nostro team, consentendone una rapida visualizzazione sovrapposta alle immagini aeree, e ci ha aiutati a scoprire importanti modelli ecologici nelle foreste di pini bristlecone.

Nonostante offrano vette di altezza superiore ai 4200 metri e uno spettacolo che presenta numerose similitudini, le White Mountains della California orientale ricevono meno attenzione e un numero minore di visitatori rispetto alla vicina catena montuosa High Sierra. Solo poche strade polverose attraversano questa terra sorprendentemente aspra, dove le ondeggianti colline coperte di artemisia tridentata sono ricche di fiori selvatici e le valli sono gremite di mandrie di pecore delle Montagne Rocciose. Questo ambiente ospita la specie di alberi più antica del pianeta, i pini bristlecone o dai coni setolosi (Pinus longaeva), nonché il centro di ricerca situato alla quota più alta di tutto il Nordamerica, la White Mountain Research Station dell'Università della California.

Nel 1953, il biologo Edmund Schulman ha scoperto nell'area del "Methuselah Grove" diversi alberi risalenti a oltre 4500 anni fa, sebbene sia probabile che su questa catena montuosa ne esistano di più antichi ancora da individuare. Per molti scienziati, la caratteristica più interessante dei pini bristlecone non è l'età estremamente avanzata, quanto piuttosto la resistenza dei tronchi ormai morti. Poiché questi alberi crescono lentamente in un ambiente secco e a un'altitudine considerevole, il loro legno è estremamente denso e ricco di resina e può rimanere ancorato al terreno senza decomporsi fino a 10.000 anni dopo la morte. Per oltre 50 anni, i ricercatori del Laboratorio di ricerca sugli anelli degli alberi dell'Università dell'Arizona e di altri centri hanno utilizzato il registro degli anelli dei pini bristlecone come uno strumento fondamentale per lo studio dei cambiamenti climatici attuali e del passato. Nel 2004, abbiamo avviato un progetto, con sede nel dipartimento di ecologia e biologia evolutiva della UC Santa Cruz, per comprendere meglio l'ecologia della popolazione dei pini bristlecone. Lo scopo del progetto consiste nell'analizzare l'estensione o la riduzione di determinati raggruppamenti di antichi pini bristlecone nel corso degli ultimi millenni e la possibile reazione di queste popolazioni a eventuali cambiamenti del clima. Finora, abbiamo studiato diversi gruppi di alberi sia giovani che vecchi sparsi sulle White Mountains e abbiamo esaminato vari aspetti legati alla produzione delle pigne e allo sviluppo del legno.

Alcune delle principali difficoltà della gestione di ricerche scientifiche sul campo in un ambiente montagnoso e inospitale sono l'individuazione dei siti di interesse, la preparazione di un percorso agibile per raggiungerli e la condivisione delle informazioni raccolte all'interno di un gruppo di persone. Prima dell'aggiornamento delle immagini delle White Mountains in Google Earth, riuscire a ottenere vedute aeree che mostrassero nitidamente i singoli pini bristlecone in un'area molto vasta era difficile e costoso. Le immagini aggiornate di Google Earth consentono, invece, di distinguere chiaramente i pini l'uno dall'altro, di identificare i principali tipi di roccia e di stabilire senza difficoltà se gli alberi sono raggruppati in pinete fitte o rade.

Strumenti utilizzati

Il contributo di Google Earth alla nostra ricerca si è rivelato prezioso a vari livelli. Inizialmente, lo abbiamo utilizzato come strumento per visualizzare la fascia di alberi e per analizzare le caratteristiche delle varie pinete prima di recarci sul posto. La funzionalità dei poligoni di Google Earth ci ha consentito di tracciare linee di confine tra gruppi di alberi chiaramente composti da grandi pini bristlecone o da pini flexilis e altri gruppi formati da piccoli pini del Colorado o da cespugli di mogano di montagna (guarda il video di esempio). Per quanto ne sappiamo, si tratta della prima mappa completa delle foreste di pini bristlecone nelle White Mountains. Sono immediatamente emersi alcuni importanti modelli generali, ad esempio la maggiore densità di alberi sui pendii rivolti a nord e la posizione di insoliti raggruppamenti nati su substrati granitici o di quarzite anziché sulla consueta dolomite. Questa mappatura preliminare ci ha permesso di identificare i siti più interessanti a un giorno di cammino dalla strada più vicina.

Con l'ampliarsi del nostro progetto, abbiamo iniziato a utilizzare Google Earth quotidianamente durante i periodi di ricerca sul campo. La nostra strategia di base è creare e gestire un file KML principale, contenente tutti i punti o i percorsi da noi monitorati e migliaia di singoli alberi, che sia accessibile da tutti i membri del nostro team o da altri utenti del centro di ricerca. Di recente, abbiamo collegato ogni punto a una fotografia del relativo albero per semplificarne l'identificazione. Per effettuare questa operazione, abbiamo prima creato un file di testo contenente l'elenco dei nomi degli alberi, le coordinate GPS, i titoli delle immagini e i dati associati ai singoli alberi (ad esempio età, numero di pigne e così via). Poi abbiamo utilizzato uno script PHP per creare un file KML con segnaposto relativi alla posizione di ogni albero. Il fumetto corrispondente a ciascun segnaposto contiene una fotografia e i dati relativi all'albero in questione.

Ogni mattina, prima di dirigerci sul campo, possiamo utilizzare il file KML principale per stampare una mappa dei punti di ricerca, organizzando così le operazioni del giorno di più persone e, allo stesso tempo, caricare sui dispositivi GPS le coordinate di un diverso transetto per un altro team. La sera, tutti i nuovi dati raccolti possono essere scaricati e inseriti in questo file KML, in modo da poter pianificare il lavoro del giorno successivo.

Disposizione dei transetti

Un aspetto insolito nella biologia dei pini bristlecone è la presenza di un numero estremamente ristretto di alberi giovani all'interno di pinete composte da alberi antichi o già morti. È possibile che i semi di bristlecone germoglino e sopravvivano all'incirca solo un anno su 50 e solo in determinate aree. Di conseguenza, una parte del nostro progetto consiste nel "percorrere i transetti" attraverso foreste di bristlecone di diverse altitudini e su vari pendii e substrati, e misurare tutti gli alberi giovani presenti nel raggio di 20 metri dall'osservatore. Questo metodo di campionamento ci consente di stabilire quali siano le condizioni necessarie alla germinazione e alla sopravvivenza dei pini bristlecone.

Per questa parte del progetto, inizialmente abbiamo utilizzato Google Earth per identificare le aree più promettenti. Il video di seguito mostra l'esempio di un transetto a un'altitudine compresa tra 3170 e 3260 metri circa, che attraversa ammassi di dolomite e granito (altri transetti si trovavano ad altitudini diverse e su pendii e tipi di rocce differenti). Su Google Earth abbiamo calcolato che questo percorso equivale a circa 1,5 chilometri, più o meno la distanza che il nostro team riesce a coprire in una giornata di lavoro di otto ore. Prima di recarci sul posto, abbiamo esaminato l'itinerario con la funzionalità di inclinazione di Google Earth, per verificare che non fossero presenti aree di dolomite meno compatta eccessivamente ripide per poter essere attraversate in sicurezza. Abbiamo inoltre stampato numerose immagini aeree in modo che i vari membri del team potessero individuare l'area senza difficoltà. Poi, abbiamo salvato il file in formato KML e utilizzato MacGPS Pro per esportare questo percorso in vari dispositivi GPS Garmin. Una volta arrivati sul campo, siamo riusciti a rispettare approssimativamente l'itinerario stabilito indicato dal dispositivo GPS, cercando e misurando tutti gli alberi giovani presenti nel raggio di 20 metri dalla linea centrale. Durante la raccolta di dati, abbiamo memorizzato la posizione di ogni albero e utilizzato la funzionalità di monitoraggio del GPS per registrare il transetto effettivo seguito (con variazioni minime rispetto a quello indicato su Google Earth). Al ritorno, abbiamo caricato l'effettivo itinerario percorso direttamente in Google Earth e utilizzato il nostro script PHP per collegare i segnaposto alle foto e ai dati. In questo modo, ora è sufficiente fare clic sui singoli segnaposto per visualizzare un'immagine dell'albero e i relativi dati, ad esempio età stimata, altezza, diametro alla base e stato riproduttivo. Così facendo, per tornare a un particolare albero presente in questo transetto, è sufficiente che un membro del team faccia clic sul punto corrispondente, visualizzi un'immagine dell'albero e si rechi sul posto.

Ritrovamento di esemplari isolati

Un'altra parte del nostro progetto prevede l'analisi dei modelli di crescita e della produzione di pigne relativi agli alberi nati ad almeno 50 metri di distanza dagli altri pini bristlecone rispetto a quelli situati in pinete più fitte. Abbiamo utilizzato Google Earth innanzitutto per individuare gli alberi isolati e poi per misurare la distanza tra questi e gli altri esemplari. Gli alberi individuati vengono registrati nel nostro file KML principale e collegati alle immagini e ai dati presenti nel nostro database online.

Monitoraggio dei singoli alberi all'interno di un settore boschivo

Una parte fondamentale del nostro progetto consiste nella datazione di un gruppo di diverse centinaia di alberi vivi e morti all'interno di un settore boschivo. Per effettuare questa operazione, è necessario documentare diverse centinaia di punti in un'area ristretta e associare ognuno di essi a un numero univoco e a una fotografia di identificazione. Poiché continuiamo a monitorare ogni area, il numero di punti aumenta quotidianamente. Il file KML principale contiene un elenco di tali punti, ognuno dei quali è collegato a un'immagine presente nel nostro database online. In caso di dubbi relativi ai dati o all'età di un determinato albero, è sufficiente fare clic sul punto corrispondente per visualizzare una foto dell'albero, caricare il punto sul dispositivo GPS e tornare sul luogo.

Creazione del file KML

Abbiamo creato un file KML con molti tipi di informazioni diverse per altri scienziati, educatori e per il grande pubblico. La prima sezione, denominata "For Travelers" (Per i viaggiatori), contiene i segnaposto dei luoghi da visitare più importanti, come il campeggio e il centro visitatori. La seconda sezione, "Learn About the Bristlecone Pine" (Informazioni sul pino bristlecone), contiene un tour didattico dell'ecosistema bristlecone. Qui gli utenti interessati possono reperire informazioni sulla scoperta dei pini bristlecone e sulla scienza della dendrocronologia, possono vedere le differenze tra i vari raggruppamenti di pini bristlecone ed esplorare la linea superiore degli alberi. Si tratta di un ottimo esempio di come sia possibile utilizzare un file KML per trasmettere una notevole quantità di informazioni sulla storia naturale di specie particolari. Nella terza sezione, "A Week of Field Research" (Una settimana di ricerca sul campo), descriviamo una settimana di lavoro del nostro team, dimostrando l'importanza strategica di Google Earth per le nostre operazioni quotidiane sul campo. Forniamo inoltre livelli che contengono link a numerose foto degli alberi, mostriamo un esempio di transetto di vegetazione e un profilo della fascia di pini bristlecone che si snoda lungo tre stati, California, Nevada e Utah. Infine, l'ultima sezione è incentrata sul centro di ricerca delle White Mountain. Qui, gli utenti possono esplorare i quattro centri secondari e trovare i link ad alcuni dei tanti progetti che vi vengono sviluppati.

Google Earth ha semplificato molto il lavoro quotidiano del nostro team sul campo e ci ha consentito di monitorare una notevole quantità di dati spaziali in un modo che risulta accessibile a tante persone diverse. Ecco alcuni utili suggerimenti basati sulle esperienze maturate:

• Organizza i dati utilizzando diversi livelli di cartelle. Quando devi monitorare centinaia di punti, percorsi e poligoni, questo metodo ti consente di ottimizzare l'organizzazione dei dati e ridurre la lunghezza della barra di scorrimento nella finestra di visualizzazione quando espandi le cartelle.

• Importa icone personalizzate per contrassegnare i punti molto ravvicinati se le icone standard di Google Earth sono troppo grandi e creano sovraffollamento.

• Google Earth Pro offre funzionalità eccezionali, come la possibilità di tracciare poligoni e importare file di forma, ma anche altre versioni sono in grado di eseguire molte delle operazioni sopra descritte.

• Scopri i programmi di terze parti che consentono di importare ed esportare file KML. MacGPS Pro e KMLer sono due programmi semplici e poco costosi che ci hanno aiutato a gestire i dati, ma ne esistono moltissimi altri.

• Quando vuoi descrivere una posizione sul campo, non esitare a contrassegnare alcuni punti, salvarli come KML e inviare il file per email ai tuoi colleghi.

Riepilogando, se non sai utilizzare molto bene i programmi di mappatura basati su computer, Google Earth è sicuramente il metodo più facile e intuitivo per gestire e condividere i dati spaziali raccolti. In alternativa, gli utenti abituati a utilizzare piattaforme GIS tradizionali possono provare a utilizzare Google Earth per velocizzare la visualizzazione e la condivisione dei propri dati.

Guarda un video dimostrativo su come il gruppo di ricerca ha utilizzato Google Earth per documentare i transetti.

Impatto

Google Earth si è dimostrato uno strumento indispensabile per la nostra ricerca e lo abbiamo utilizzato quotidianamente. Il vantaggio dell'utilizzo di Google Earth è stata la semplicità di impiego da parte di diverse persone, tra cui studenti universitari e volontari. L'utilizzo di file KML ha inoltre permesso al team di effettuare facilmente lo scambio di dati tra i sistemi operativi Mac e PC; in più, ha offerto loro la flessibilità necessaria per stampare rapidamente mappe e foto o per trasferire gli insiemi di waypoint, in costante espansione, tra diversi dispositivi GPS.

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Il file KML di ricerca sui pini bristlecone consente al pubblico di esplorare le White Mountains e di scoprire questa specie di alberi unica.

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