一个由剑桥大学领导的研究团队将从轻型飞机上采集的激光扫描数据转化为苏格兰凯恩戈姆国家公园的详细三维地图，而由此生成的图像捕捉到了在这一尺度上鲜有记录的现象：本地林地正重新蔓延到数百年来没有树木生长的土地上。
此次调查覆盖了该国家公园 569 平方公里（km²）的区域，识别出超过 600 万棵单独的树木，并记录了每一棵树的确切高度。其中约 265 万棵树——略高于总数的 40%——高度不足 5 米（16 英尺），表明它们是年轻的、自然再生的植株，而非较老森林的残余。
这项工作记录了凯恩戈姆连接（Cairngorms Connect）自然恢复伙伴关系的一个早期成功案例，该伙伴关系以景观尺度的方式管理鹿群，覆盖面积达 6 万公顷。据该团队称，在伙伴关系区域内加大鹿群扑杀力度后，数百万棵幼树已自然扎根生长。
凯恩戈姆调查是如何进行的
原始数据来自 LiDAR，这是一种激光扫描技术，通过测量光脉冲从所击中物体反弹回来所需的时间来计算距离。设备安装在一架轻型飞机上，在离地 600 米（约 2000 英尺）的高度飞行，扫过公园的大片区域，并在下方构建起密集的测量点云。
要将这些点云转化为逐棵树的清单，需要一种新的分析方法。剑桥团队开发了一种由 AI 支持的方法来处理这些扫描数据，使他们能够在整个调查区域内将单棵树木与周围的植被和地形区分开来——若以这种分辨率和规模人工完成，这项任务将不切实际。
为了检验自动化结果是否可信，研究人员在地面进行了点测量，并将其与地图显示的内容进行比较。这些实地核查验证了所测绘树木的准确性，使团队确信数字清单反映了公园中实际生长的状况。
地图显示了什么
由此生成的图像在细节程度上非同寻常。它们没有将林地描绘成一片笼统的绿色斑块，而是分辨出每一棵树及其高度，从而可以看清再生集中在哪里，以及哪里才刚刚开始。
- 在 569 平方公里的调查区域内识别出超过 600 万棵单独的树木。
- 每棵树都测量了高度，而不仅仅是计数。
- 265 万棵树——略高于 40%——高度不足 5 米，表明近期发生了自然再生。
- 使用地面点测量来验证所测绘结果的准确性。
再生集中在森林边缘——以及更远处
这些矮小的再生树木大多出现在现有森林的边缘附近，那里是种子最有可能落下的地方。这种模式正是生态学家对自然种子传播的预期，也表明新的生长正从现有林地向外辐射，而非在景观中随机出现。
但地图还揭示了一个更令人惊讶的细节：一些新树已在距最近森林边缘超过半公里处扎根。这些离群个体表明种子可以传播多远，也暗示了林地有可能扩散到远超当前树线的开阔地带。
栖息地类型决定树木在哪里扎根
并非每一块土地都同样适宜。调查发现，在沼泽地带扎根的新树少于干燥的石楠荒原，这表明当地栖息地条件在决定再生成功与否方面发挥着重要作用。这一区别对于任何试图预测景观恢复速度的人来说都很重要，因为它意味着在如此规模的公园中，恢复进展不会均匀一致。
景观尺度的鹿群管理
地图所记录的恢复并非自行发生。它是在凯恩戈姆连接伙伴关系 6 万公顷范围内对鹿群进行协调管理之后出现的，这一面积远大于单个庄园或保护区。鹿群扑杀力度的加大与如今在 LiDAR 数据中可见的数百万棵幼树的自然扎根有关。
这种景观尺度的框架是这一结果的核心。由于该伙伴关系在国家公园内一片连片的区域上运作，而非孤立的碎片，因此在一个区域发芽的幼苗有空间扩散到邻近土地。这些地图提供了树级别的视角，展示了这一方法迄今所取得的成果。
监测自然恢复的新工具
除了凯恩戈姆的具体发现之外，该项目还展示了一种可应用于其他地区恢复工作的监测方法。剑桥大学的 Aland Chan 博士将这种测绘的精度和规模描述为一项突破。
“能够以如此高的精度、在如此巨大的尺度上测绘再生树木，是景观尺度自然恢复监测的一项突破，”Chan 说。“这意味着我们可以有效地测绘幼树，评估恢复目标是否正在实现，并为未来的恢复工作提供依据。”
这一能力解决了大型恢复项目长期存在的一个问题。在数百平方公里范围内人工清点幼树并不可行，而卫星图像往往难以辨认出较高植被下方或旁边的小个体。机载 LiDAR 结合自动化分析提供了一条中间路径：覆盖范围广，同时分辨率足以分离出单棵幼树并记录其生长高度。
重复调查可以将这些快照变成动态影像，使土地管理者能够追踪再生是在加速、停滞，还是随着时间推移转移到新的栖息地类型。在这种背景下，高度数据尤其有用，因为不断增长的树群会在一次调查到下一次调查之间表现为测量值分布的上升。
凯恩戈姆结果意味着什么
头条数字——超过 600 万棵树——本身就引人注目，但更具深远意义的发现或许是其背后的模式。再生正在自然发生，规模庞大，且大多发生在条件适宜的地方：靠近种子来源、排水良好的石楠荒原，以及管理区域足够大、能让幼林有扩展空间的地方。
凯恩戈姆的地图并不代表一片已完成的森林。它们展示的是恢复的开端，集中在需要数十年才能长成郁闭林地的幼树上。然而，它们提供了恢复伙伴关系往往缺乏的东西：一个精确、可验证的基线，表明景观尺度的干预正在实地产生可衡量的结果。
本文基于 Phys.org 的报道。阅读原文。
Originally published on phys.org
