Автор: Глеб Бабич
Состояние городской зелёной инфраструктуры является одним из важнейших факторов благополучной среды в современных городах. На их состояние прямо влияют практики управления, включающие организацию, содержание и мониторинг. Причём если речь заходит о крупных городах, задача мониторинга становится чрезвычайно трудоёмкой и ресурсозатратной.
В мониторинге зелёных насаждений крупных городов значительную роль могут сыграть механизмы гражданской науки – привлечение жителей, не являющихся специалистами, к сбору и первичной обработке данных. Для этого существует множество предпосылок: в обществе постоянно возрастает интерес к вопросам экологии, появляются новые технологии взаимодействия между исследователями, управленцами и гражданами, а порог вхождения в проектах гражданской науки снижается.
Тем не менее, сегодня в России существует не так много проектов гражданской науки, направленных на мониторинг городской зелёной инфраструктуры. В этом контексте кажется особенно важным чётче обозначить возможности подобных методов и показать на практике возможность их реализации. Показательным примером здесь может быть проект мониторинга каштановой минирующей моли в районе Тёплый Стан на юго-западе Москвы, запущенный в 2024 году.
Каштановая минирующая моль как важный объект мониторинга
Каштановая минирующая моль – это инвазивный вид насекомых, вредитель, поражающий городские посадки каштанов (обычно в городском озеленении используют подверженный таким поражениям каштан конский) и приносящий значительный ущерб деревьям: снижающий их декоративные свойства, ослабляющий устойчивость к другим поражениям, ранней дефолиации и увеличивающий риск промерзания в зимний период.
Впервые каштановая минирующая моль была зарегистрирована на территории России в 2003 году в Калининградской области, а в Москве – в 2005 году. По состоянию на 2021 год каштановая минирующая моль была зафиксирована в большинстве европейских регионов России (Musolin и др., 2022).
Вместе с тем, поражения каштанов минирующей молью хорошо заметны и обладают достаточно легко определяемыми отличительными признаками (как на фото ниже). Мины на листьях, как правило, достаточно крупные и выглядят как обширные серо-коричиневые области, увенчанные хорошо заметными чёрными пятнами. Это позволяет волонтёрам достаточно просто обнаружить моль и фиксировать её на листьях.
Карта каштанов
Наблюдение за каштанами стартовало весной 2024 года и разделилось на несколько этапов. На первом этапе волонтёры занимались картографированием деревьев. Само по себе это уже является важной задачей в мониторинге, так как подробная карта зелёных насаждений – это база для проведения других исследований. Стоит также отметить, что в Москве на данный момент нет подобных данных о зелёных насаждениях в открытом доступе, что делает подобные карты вдвойне ценными.
В первую очередь, волонтёры картографировали каштаны, хотя приветствовалось также нанесение на карту и деревьев других пород. Картографирование проводили с помощью проекта в приложении iNaturalist, которое позволяет любому зарегистрированному пользователю загружать фотографии живых объектов, а затем определять их с точностью до рода или даже вида с помощью нейросети. Поскольку для целей мониторинга важно позиционирование объектов, волонтёры вручную выставляли координаты деревьев, что значительно улучшило качество результатов.
Во избежание перекрытия наблюдений разными волонтёрами, предварительно район разбили на 22 участка площадью от 8 до 22 гектар. Каждый такой участок, как правило, определялся как зона ответственности одного волонтёра. Тем не менее, поскольку волонтёров, прошедших обучение картографированию, оказалось меньше, чем участков, за некоторыми было закреплено несколько участков. Большинство волонтёров, однако, прошло по одному участку на человека, в то время как несколько человек обследовали от двух участков и больше. Волонтёры, самостоятельно выбирая удобный маршрут, проходили район своей ответственности, фиксируя в iNaturalist все обнаруженные каштаны.
В настоящий момент в проект загружены изображения 4 908 деревьев и кустарников 26 различных пород. Для каждого наблюдения доступны координаты, фотографии и другие сведения, которые могут быть значимы с точки зрения мониторинговых исследований. Непосредственно каштанов было зафиксировано 817 штук. Учитывая, что в реестре зелёных насаждений Департамента природопользования и охраны окружающей среды содержится информация о 877 каштанах на территории района, можно говорить о достаточно высокой эффективности картографирования деревьев волонтёрами. В перспективе имеет смысл провести более детальное сравнение карты реестра зелёных насаждений с картой, полученной по итогам работы волонтёров, чтобы сделать выводы о качестве полученных данных.
Карта всех наблюдений находится в открытом доступе, что может быть полезно для будущих проектов (на iNaturalist, и на гугл-картах).
Карта заболеваемости
На втором этапе проекта собиралась информация о поражениях каштанов. Волонтёрам предлагали повторить свои маршруты и дополнительно сделать фотографии листвы откартографированных каштанов. Помимо нескольких фотографий листвы, требовалось также сделать фотографию общего вида дерева, чтобы позже можно было определить дополнительные показатели их жизненного состояния. Фотографии собирали через специально созданный Telegram-бот.
По результатам сбора фотографий в сентябре 2024 года удалось собрать фотографии 145 каштанов. Стоит отметить, что фотографии разнятся по качеству, и некоторые из них оказались менее пригодными для описания поражений. Отчасти это было связано с недостаточно проработанной методикой сбора данных и обучением волонтёров. Следовательно, в будущем можно будет избежать таких проблем, если методика будет доработана.
Заключительным этапом проекта стала обработка полученных фотографий с целью определить наличие и степень поражения каштанов минирующей молью. Наиболее информативным показателем для этого является процент площади листьев, затронутый каштановой молью. Однако рассчитывать процент поражений на фотографиях, собранных волонтёрами по изначальной методике, оказалось затруднительно (с одной стороны – при таком подходе требуются более качественные фотографии, с другой – сам процесс расчёта площади достаточно трудоёмок).
В связи с этим для обработки данных волонтёры по собранным фотографиям определяли следующие показатели:
- Присутствует ли поражение листьев молью на фотографиях (да/нет)?
- Если поражение присутствует, то какой процент листьев затронут им (от числа листьев, запечатлённых на фотографии)?
- Если поражение присутствует, какое среднее количество отдельных мин можно обнаружить на листьях (в штуках)?
Для расчёта среднего количества мин на листьях волонтёры выбирали для каждого дерева из доступных фотографий три случайных листа, поражённых молью, подсчитывали количество мин на них, а затем высчитывали среднее значение. Для большей достоверности результатов каждый набор фотографий (каждое дерево) обрабатывался дважды двумя разными волонтёрами, а за итоговое брали среднее из двух значений, полученных этими волонтёрами.
На момент написания статьи обработаны фотографии 83 деревьев, что уже позволяет сделать некоторые выводы как о распространённости поражений каштанов, так и о жизнеспособности предложенных методов.
Среди 83 каштанов не оказалось ни одного дерева, не затронутого минирующей молью. Причём у большинства из них (80 %) поражено 100 % листьев. Минимальное количество поражённых листьев – 40 %. Для некоторых деревьев (8 из 83) не удалось качественно подсчитать процент поражённых листьев из-за неподходящего ракурса или качества фотографий.
Что касается количества мин на поражённых листьях, в этом параметре разброс куда более значительный. Минимальное количество мин на лист составило четыре штуки, а максимальное – 94. В среднем, волонтёры обнаруживали 22 мины на лист.
Стоит также сказать и о недостатках выбранной методики. Само по себе количество мин на поражённых листьях может быть недостаточным для того, чтобы можно было сформулировать однозначные выводы о состоянии деревьев. К примеру, у молодых деревьев размер листьев в среднем меньше, из-за чего и количество мин на листьях может быть меньше. В то же время, поскольку набор полученных волонтёрами данных включает фотографии разного масштаба (сделанные с разного расстояния), в дальнейшем можно сделать поправку на возраст деревьев и другие показатели их жизненного состояния.
Выводы по итогам проекта
Несмотря на то, что к настоящему моменту обработка данных ещё не завершена, можно сделать следующие выводы:
- С помощью методов гражданской науки можно получать большие объёмы данных, необходимых для инвентаризации и мониторинга деревьев в крупных городах.
- Волонтёры достаточно эффективно могут участвовать в картировании зелёных насаждений. По крайней мере, достаточно эффективно для проведения подобных мониторинговых работ.
- С помощью методов гражданской науки возможно собирать данные, достаточные для оценки некоторых параметров состояния городской зелёной инфраструктуры.
- После дальнейших доработок можно будет говорить о вполне состоятельной методике мониторинга поражений каштанов минирующей молью. Вероятно, в будущем возможно создание подобных методик, заточенных под аналогичные задачи.
Всё это внушает здоровый оптимизм в вопросе применения методов гражданской науки для целей мониторинга зелёных насаждений в крупных городах. Если удастся полноценно проанализировать и масштабировать опыт этого проекта, есть надежда на то, что в российских городах может появиться новый механизм мониторинга ГЗИ, предоставляющий открытые данные и вовлекающий большое количество граждан в управление городской инфраструктурой.
Ссылки:
- Трибель С. А., Гаманова О. Н. Мониторинг каштановой минирующей моли // Защита и карантин растений. 2009. №2.
- Musolin, D.L.; Kirichenko, N.I.; Karpun, N.N.; Aksenenko, E.V.; Golub, V.B.; Kerchev, I.A.; Mandelshtam, M.Y.; Vasaitis, R.; Volkovitsh, M.G.; Zhuravleva, E.N.; et al. Invasive Insect Pests of Forests and Urban Trees in Russia: Origin, Pathways, Damage, and Management. Forests 2022,13,521.
Источник заглавного фото https://www.piqsels.com.
