الاستفادة من المعطيات الفضائية في مراقبة الجراد الصحراوي و التنبؤ بنشاطه

[align=justify]بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله و بركاته :
الموضوع منقول من مجلة الزراعة و التنمية التابعة للجامعة العربية العدد الأول لسنة 1995 م

الكاتب : م .عبد الرحيم لولو .

[align=center]الاستفادة من المعطيات الفضائية في مراقبة الجراد الصحراوي و التنبؤ بنشاطه[/align]

حمل الجراد الصحراوي الأضرار للجنس البشري علي مر التاريخ , خاصة لمنطقة تزيد مساحتها علي 30 مليون كم مربع , تمتد من شاطئ الأطلسي غربا إلي بنغلادش شرقا , و من تنزانيا جنوبا إلي حتى الجمهوريات الجنوبية للدول المستقلة شمالا , و ذلك بتعرض المحاصيل الزراعية و العلفية و النباتات الرعوية و بقية الثروات الزراعية للتلف في خمسة و خمسين دولة يعيش فيها حوالي 850 مليون نسمة يعتمد معظمهم علي الزراعة .
و قد كان للأضرار التي أصابت الوطن العربي نتيجة غزوات الجراد في الماضي اثر كبير علي المزارعين , مما جعل الاجهزة الرسمية و الاهلية تهرع للمشاركة في صد هذه الغزوات لتقليل الاضرار الناتجة عنها .

دورة الحياة :يتبع الجراد الصحراوي Schiseocerca Gregaria رتبة الحشرات متقيمة الاتجنحة Orthoptera فصيلة الجراد Acrididae التي تتضمن انواعا كثيرة من الجراد و الجنادب , و يتميز الجراد عن الجنادب بالهجرة من مكان الي آخر , و قد اعتمد بعض الباحثين في التمييز بينهما علي ان الجراد يطلق علي االانواع التي تميل في طور الحورية و الحشرة الي التجمع و الهجرة , و اما الجنادب فلا تكون لها هذه الصفة .
يبلغ طول حشرة الجراد الصحراوي 4.5 - 5.5 سم , الاجنحة اطول من البطن عليها مربعات صغيرة ذات لون غامق , يكون لونها قبل البلوغ احمر و يتحول الي الاصفر بعد البلوغ .
من العوامل التي تساعد التكاثر , تعاقب عدد من السنين يكون فيها هطول المطر اكثر من المتوسط حيث تتم عملية التزاوج و يبدأ الجراد بوضع البيوض و اثناء عملية الوضع يطول البطن الي ثلاثة امثال طوله . تضع الانثي بيوضها في التربة الخفيفة السلتية و الرملية بمعدل 80 - 150 بيضة علي دفعتين أو ثلاثة و علي عمق يتراوح بين 5 - 10 سم , و عندما تتوفر الرطوبة و الحرارة في التربة يكتمل تطوير البيوض و تفقس بعد حوالي 14 يوما , و يكون لو ن الحروية بعد التفقس أخضر و طولها 7 - 11 ملم , و بعد ان تتغذي يصبح لونا اسودا مبقعا بالاخضر المائل للصفرة , و في الطرو الثاني تظهر الالوا ن علي جسم و يزيد الطول علي 11 - 12 ملم و يزداد الي 14 - 16 ملم في الطور الثالث و تظهر عليه بعض التبقعات الحمراء أو البرتقالية و تظهر نتوءات الاجهحة , و في الطور الرابع يتحول اللون الي الاصفر الباهت و يصل الطول الي 26 - 32 ملم , و تبدأ الحوريات في الحرة بشكل جماعات هائلة و يزداد ضررها و في الطور الخامس يصل طولها الي 39 - 43 ملم و تكبر الاجنحة ثم تنسلخ هذه الحوريات و تظهر الحشرة الكاملة و يبدأ الجراد البالغ هجرته لعدة السابيع و اشهر حتي يجد منتطقة اخري يمكن ان تكون بعيدة عدة الاف من الكيلومترات يكون قد هطل فيه المطر و كثر فيها النبات و بذلك تكون الظروف ملائمة للتغذية و التكاثر من جديد .
كيفية تطور آفات الجراد :يظهر الجراد الصحراوي في مناطق الغزو أو التراجع بمظهرين , المظهر القطيعي و المظهر الانفرادي , و يحدث الانتقال من المظهر الانفرادي الي المظهر القطيعي خلال توفر الشروط البيئية المناسبة الناتجة عن الهطول الواسع للمطر و التطور المتلاحق للنبات ,
عندما يكون عدد الحشرات قليلا فإنها لا تسبب أي مشكلة , و لكن فيما إذا تحولت الي النمط القطيعي و كثرت اسرابه نتيجة التناسل الناجح لعدة أجيال و زادت كثافة الغطاء النباتي , فإنه من المتوقع حدوث آفة تتجلي بالاضرار الناجمة عن غزو هذه الحشرات للحقول و الاراضي الزراعية أثناء هذه الآفات التي تتميز بأعداد هائلة من اسراب الجراد القافز , يمكن أ، يحصل تلف كامل أو جزئي للثروات الزراعية , و للسيطرة عليها لابد من استخدام المبيدات الكيميائية علي نطاق إقليي و محلي , ولابد من الاشراة الي ان تأمين المبيدات العضوية و الصناعية و تطور تقنيات الرش علي ارتفاع منخفض منذ عام 1950 م قد ساعد علي التخلص من آفات الجراد و الاقلال من تجددها , و نتيجة لذلك و منذ آخر أهم آفة في عام 1963 م كان هناك آفة و احدة فقط عام 1968 م بينما كانت هناك 83 سنة و بائية من اصل 103 سنوات سابقة .
و لكن تبقي الحقيقة ماثلة أمامنا و هي أن الخطر الناجم عن انتشار الجراد الصحراوي بعيد عن السيطرة التامة , و هذا ماتبين من الارتفاع المفاجئ و الهام لأعداد الجراد و اسرابه بين عامي 1977 م - 1979 في اقاليم التراجع الغربية .
طرق و تقنيات الاستشعار من بعد المستخدمة في مراقبة الجراد الصحراوي :
لم يعد تعبير الاستشعرا عن الناس غريبا علي مسامع الكثير من الناس , فهو مصطلح يعبر عن تقنية دراسة الاشياء و فهمها عن بعد دون التماس المباشر معها فزييائيا , و ذلك بالشكلين الاجمالي و التفصيلي و بواصطة اجهزة و طرق عملية مختلفة و لكن لم يستقر هذا التعبير في الاذهان إلا بعد استخدام التوابع الصنعية كمصنعات لمسح و تصوير و بالتالي إستشعار الارض من إرتفاعا ت شاهقة و باجهزة مختلفة , و هذا ما حقق ثلاثة اغراض تخدم التنمية الاقتصادية و الاجتماعية لاي بلد و بشكل كبير , و هذه الاغراض هي الشمولية و الدقة و التكرار.
إن تطبيقات الاستشعار من بعد متعددة و متنوعة , خاصة في مجال الزراعة , فبواسطة هذه التقنية يمكن تصنيف الترب و اسعمالات الاراضي و دراسة الغابات و الكشف عن الافات التي تصيب المزروعات و التي منها الجراد الصحراوي .
تعتمد طرق مراقبة الجراد الصحراوي و التنبؤ بنشاطه علي تحليل المعطيات المجموعة بواسطة التوابع الصنعية الخاصة بدراسة الموارد و المظاهر الطبيعية مثل لاندسات و سبوت و نوي و التي تحمل مستشعرات ذوات انظمة ماسحة Scanners مثل الماسح متعدد الاطياف MSS و الماسح الغرضي TM المحمولين علي متن التابع الصنعي لاندسات 5 , يتم تسجيل المعطيات المجموعة بواسطة هذه المستشعرات بشكل إشارات كهربائية ضمن عدة مجالات طيفية و ترسل مباشرة الي محطات الاستقبال الارضية , أ, يتم تسجيلها و من ثم إرسالها الي تلك المحطات , و هذه الطريقة جعلت من الممكن تسجيل تلك المعطيات علي اشرطة كمبيوتر متناغمة باستخدام أعداد إفتراضية تمثل مختلف الشدات اللونية التي يسجلها جهاز الاستشعار , بحيث يتم تسجيل شدة السطوع لاصغر مساحة يمكن معالجة تلك الاشرطة بواسطة الكمبيوتر بعد إجراء مجموع من عمليات التصحيح و الترشيح و التحسين .
تعتمد استراتجية منع الآفة علي تحديد المناطق التي هطل فيها المطر [, [و مراقبة تزايد تعداد الجراد , تقنية الاستشعار عن بعد من التوابع الصنعية هي الوسيلة الاحدث و الوحيدة التي يمكن بواسطتها مراقبة 16 مليون كلم مربع التي تشكل منطقة تراجع الجراد الصحراوي بالكامل و بشكل متكرر و بتكلفة معقولة .
[إن رطوبة التربة و النبات الاخضر ضروريان لفقس البيوض و تطور الحشرة , و لذلك فإن تقنيات المراقبة يمكن أن تعتمد علي ظاهرتي هطول المطر و الجريان السطحي في منطقة التراجع [, حيث يمكن إستشعار رطوبة التربة عن بعد في الاقاليم الصحراوية بواسطة المستشعرات التي تعمل ضمن نطاق الموجات الطيفية القصيرة , او بالاعتماد علي تقنيات المسح الحراري , كما أن الاستشعار من بعد للحوادث الارصادية المسببة لتغيرات رطوبة التربة التي لها علاقة بتتطور و تزايد تعداد الجراد يمكن ان تتم من خلال دراسة معطيات التوابع اصنعية الارضية الثابتة مثل التابع الصنعي لافريقيا و الشرق الادني المسمي متيوسات فالتكرار الزمني السري صورة كل نصف ساعة لهذه المعطيات المجموعة ضمن نطاق الاشعبة المرئية و تحت الحمراء الحرارية تسمح بمراقبة مفصلة لنظام الطقس الذي يسبب هطول المطر اللازم لبدء تناسل الجراد كما ان التحاليل المتكررة للسحب و تقدير الهطول المتوقع تسمح بكشف المواقع التي يجب توجيه نشاطات المسح اليها في منقة التراجع .
لذلك عند مراقبة الجراد الصحراوي و التنبؤ عن نشاطه لابد من دراسة الكتلة الحيوية للنباتات في مناطق الغزو و التراجع , و يمكن ذلك عن طريق إستشعارها من بعد و هذه تقنية متطورة جدا حيث يعتبر النبات من الاهداف التي تجمع عنها المعطيات من توابع صنعية متعددة , و هي تتلخص بقياس الاشعة الطيفية المنعكسة و الناجمة عن التفاعل بين النباتات و الاشعاع الطيفي الساقط عليها , و من الجدير بالذكر انه يمكن اخذهذه القياسات من علي اي ارتفاع فوق سطح الارض 1 م و 10 م , 500 م , 1000 م ... الخ , حسب نظام الاستشعار المتبع من الرافعة او الطائرة او المركبات الفضائية او التوابع الصنعية , يمكن بعدها اجراء التقييم الطيفي لكتلة النبات الحيوية , و هذا ايتتطلب استخدام نطاقين طيفيين هما نطاق الاشعة الحمراء 0.6 - 0.7 ميكرومتر و الاشعة تحت الحمراء القريبة 0.7 - 1.3 ميكرومتر مع الاخذ بعين الاعتبار إختلاف أطوال هذه الموجات بشكل طفيف بين العاملين في هذا المجال , و تجدر الاشراة هنا الي أن نطاق الاشعة الحمراء ذو علاقة و ثيقة بمنطقة الامتصاص الكلوروفيلي للنبات , و هذه العملية تحتاج الي طاقة تمتصها من الاشعة الحمراء , و كلما كانت عملية التركيب الكلوروفيلي أكثر كان الامتصاص اكبر و بالتالي نسبة الاشعة المنعكسة اقل , اي كتلة النبات اكثف , يتضخ من هذا ان هناك علاق عكسية بين نسبة الكلوروفيل و نسبة الاشعة الحمراء المنعكسة المسجلة بواسطة المستشعر , اما بالنسبة لنطاق الاشعة تحت الحمراء القريبة فهو النطاق الذي يتناسب فيه الانعكاس طرديا مع كثافة النبات , فمن المعروف ان النباتات الخضراء تعكس نسبة كبيرة من الاشعة تحت الحمراء القريبة الساقطة عليها و كلما كانت كثافة النبات اكثر كلما كانت كمية الاشعة المنعكسة اكبر , و من حساب النسبة بين الاشعة الحمراء و تحت الحمراء القريبة المسجلتين بواسطة المستشعر يمكن حساب قيمة الدليل النباتي ( VI ) التي تعبر عن كثافة الكتلة الحيوية للنبات , و تحسب هذه القيمة من العلاقة التالية : قيمة الدليل النباتي = ( نسبة الاشعة تحت الحمراء القريبة - نسبة الاشعة الحمراء ) / نسبة الاشعة تحت الحمراء القريبة + نسبة الاشعة الحمراء ) VI = ( R-NIR )/(R+NIR( وكلما كانت هذه القيمة اكبر كلما كانت نسبة النبات اكثف .
و بالاعتماد علي هذه القيمة يمكن حساب عامل النشاط المحتمل لتناسل الجراد و ذلك من العلاقة التالية :
عامل النشاط المحتمل لتناسل الجراد = ( أ × 010 + ب × 110 + ج × 210 + د × 310 ) ÷ ت
حيث :
أ : عدد عناصر الصورة الفضائية التي تكون قيمة الدليل النباتي لها اقل من 0.04
ب : عدد عناصر الصورة الفضائية التي تكون قيمة الدليل النباتي لها بين 0.04 – 0.1
ج : عدد عناصر الصورة الفضائية التي تكون قيمة الدليل النباتي لها بين 0.1 – 0.16
د : عدد عناصر الصورة الفضائية التي تكون قيمة الدليل النباتي لها اكبر نم 0.16
ت = أ + ب + ج + د .
و ضعت هذه العلاقة و جربت من قبل ( جيل هلكما ) من مركز الاستشعار من بعد في منطقة الاغذية و الزراعة الدولية ( FAO ) و كلما كانت قيمة هذا العامل اكبر دل ذلك علي زيادة نشاط الجراد الصحراوي .
إن اختيار توابع صنعية مناسبة في مشاريع الاستشعار من بعد يعتمد علي قدرة التمييز المكانية والطيفية و الاشعاعية للمستشعرات المحمولة علي متنها , مع ملاحظة الاعتبارات المدارية و الصفات الزمنية و المكانية و الطيفية للاهداف المراد مراقبتها , فمراقبة مواطن الجراد الصحراوي تتطلب تبعا صنعيا باستطاعة مستشعراته كشف وجود الكتلة الحيوية للنبات مع قدرة فصل مكانية مناسبة في آن واحد وفوق مناطق شاسعة , بينما تحافظ إشعاعيا علي الاختلافات الطيفية للاهداف المدروسة خلال فواصل زمنية متكررة , مثال ذلك الماسح متعدد الاطياف ( MSS ) و الماسح الغرضي ( TM ) المحمولين علي متن التالع الصنعي لاندسات و التجهيزات العالية الدقة ( HRV ) المحمولة علي متن التالع الصنعي سبوت و جهاز الراديومتر المتقدم جدا ( AVHRR ) المحمول علي متن التابع الصنعي نوى , بالاعتماد علي هذه التوابع الصنعية و مستشعراتها يمكن مراقبة و إستشعار مواطن الجراد الصحراوي مع العلم أنها تختلف عن بعضها , ببعض المواصفات مثل إرتفاع المدار و قدرة الفصل المكانية و حقل الرؤيا و عرض الرقعة و تكرار المراقبة .
هذا وقد تم تقييم معطيات التابع الصنعي لاندسات المجموعة بواصطة الماسح متعدد الاطياف في مسح و مراقبة مواطن الجراد الصحراوي من قبل ( بيدجلي1973 ) و ( هيلكما ) و اظهر هذا التقييم أن معطيات الماسح متعدد الاطياف تستطيع كشف وجود الجراد و مراقبة دينامكيته بدقة , و لكن الحاجة الي عدد كبير من صور الماسح متعدد الأطياف لتغطية منطقة تراجع الجراد الصحراوي تجعل المراقبة لفترة زمنية طويلة صعبة و مسح المواطن المختلفة في مناطق التراجع و الغزو خاصة علي المستوي المحلي وذلك بالاعتماد علي تضاريس الارض و مواصفات التربة و النبات .
أما من اجل المراقبة الروتينية لمناطق واسعة مثل منطقة التراجع , فيعتبر التالع الصنعي نوى الحامل للمستشعر ( AVHRR ) ذو قدرة الفصل المكانية 1كم 4 كم مثاليا لأنه يمكن تغطية كافة المنطقة بسبعة صور فضائية فقط.
و لبيان فوائد الاستشعار عن بعد من التوابع الصنعية في مراقبة الجراد الصحراوي و التنبؤ بنشاطه أجريت دراسة شاملة من قبل منظمة الاغذية و الزراعة الدولية تضمنت إختيار مناطق شاملة علي أساس تكرار تكاثر الجراد , و تم الحصول علي معطيات الماسح متعدد الاطياف و معطيات المستشعر ( AVHRR ) المجموعة فوق امالي و الجزائر و صحراء ثار الهندية مع العلم أن حجم مواطن التكاثر يحدد نوعية التابع الصنعي المناسب للمراقبة , نتيجة هذه الدراسة وجد أن التكاثر يتم في شكلين جيومورفولوجيين , الشكل الأول هو قنوات الصرف السطحي أو الوديان حيث لوحظ تطور النباتات الخضراء في مناطق التي يتراوح عرضها بين 100 – 300 م , و هذا يؤكد ضرورة استخدام معطيات التابع الصنعي لاندسات أو المعطيات الفضائية الأخري ذو قدرة الفصل العالية لتحديد أماكن هذه الأودية العالية لتحديد أماكن هذه الاودية التي يمكن ان يحدث فيها تزايد تعداد الجراد .
أما الشكل الثاني فهو المسطحات التي يغطي فيها النبات مساحة في حدود 20 كم2 أو أكثر و توجد نماذج لهذا الشكل في موريتانيا و السعودية و السودان و في هذه الحالة يمكن الاعتماد علي معطيات المستشعر (AVHRR ) ذو قدرة الفصل المكاني 4 كم التي يمكن الحصول عليها بفواصل زمنية اقصر و كلفة اقل .
نتيجة لهذه الدراسة تم وضع برنامج أثنا عشري يتضمن معلومات عن 6 مليون كم2 من منطقة تراجع الجراد الصحراوي وجرى دمج للمعطيات المستقاة من مستشعرات مختلفة فغطي تشاد و السودان و شبه الجزيرة العربية و باكستان و الهند و مالي و الجزائر , و عولجت هذه المعطيات في المركز الرئيسي لمنطقة الاغذية و الزراعة الدولية في روما و دمجت مع المعطيات المناخية و قدمت تقارير شهرية عن مراقبة و نشاط الجراد الصحراوي للدول التي يمكن ان تتأثر به .
مما تقدم نستنتج أنه يمكن مراقبة الجراد الصحراوي و التنبؤ بنشاطه باستخدام تقنيات الاستشعار من بعد , و ذلك علي المستويات العالمية و الاقليمية و المحلية , و يعتمد ذلك علي اختيار التابع الصنعي و المستشعر المناسب الذي يستشعر الظروف و البيئة الملائمة لنشاط الجراد الصحاروي .[/align]