一片绿色海洋实为拼图
从卫星图像或飞机舷窗望去，亚马逊盆地看起来像是一张无尽重复的绿色地毯。这种表面上的均一性具有误导性。新研究表明，冠层实际上是由化学和结构上截然不同的森林类型组成的镶嵌体——而这些差异在很大程度上解释了哪些鸟类生活在哪里、它们如何谋生，以及随着森林变化它们可能有多脆弱。
这项发表在《Nature Communications》上的研究由澳大利亚国立大学的研究人员领导，资深作者为亚利桑那州立大学的Greg Asner。研究团队没有将热带森林视为单一、无差别的栖息地，而是着手从空中对森林进行足够详细的测量，以识别有意义的生态变异——然后检验鸟类是否对这种变异作出响应。
用机载传感器解读森林
这项研究的基础是ASU Global Airborne Observatory，这是一个搭载精密遥感仪器的机载平台。该观测站在飞越秘鲁时，捕获了有关冠层化学和结构特性的信息——不仅仅是树木存在于何处，还包括这些树木由什么构成以及如何排列。
这种被称为机载成像光谱的技术，使研究人员能够探测到传统影像中不可见的冠层化学和功能差异。从轨道上看颜色完全相同的两片森林，在养分含量、叶片性状或物理结构上可能存在显著差异。研究人员认为，这些区别具有生态意义。
“通过将先进的机载成像光谱与生态数据相结合，我们不仅仅是在绘制树木的位置；我们还在绘制冠层本身的多样性和组成，以及生态系统如何运作，”Asner说。
将冠层化学与鸟类群落联系起来
绘制森林类型图只是项目的一半。随后，研究团队将这些地图与该地区鸟类的生态信息叠加，将绘制的森林类别与1300多种依赖森林的鸟类的地理分布范围和生命史特征进行比较。
结果揭示了树冠组成与其下鸟类群落结构之间的直接联系。具有特定觅食策略、栖息地需求或繁殖模式的物种往往与特定的冠层类型相关联，这表明森林的化学和功能特征决定了哪些鸟类能够存续、哪些可能陷入困境。
“通过将森林冠层化学和功能性状的新高科技地图与鸟类生态学联系起来，我们证明树木的组成对生活在那里的鸟类群落的生活史策略和脆弱性产生了巨大影响，”第一作者、澳大利亚国立大学芬纳环境与社会学院DECRA研究员George Olah说。
这一发现之所以重要，是因为它重新定义了栖息地问题。研究人员不再只问森林是否仍然存在，而是可以开始追问留存下来的是什么样的森林——以及哪些物种依赖于正在消失的特定条件。
为什么传统森林覆盖图不够用
保护规划通常依赖森林覆盖作为栖息地的替代指标。一公顷立木被视为与任何其他一公顷立木大致等同。这项新研究表明，这种假设可能掩盖重要的生态差异。
通过解析冠层化学和功能上的差异，研究人员能够区分传统覆盖图会合并为一个类别的森林类型。据Asner称，该方法“提供了一种可扩展的方式，用于在以前未被记录的森林类型中识别不同的保护风险区域，其解释力远超传统森林覆盖图。”
在实际操作中，这意味着土地管理者或许能够看到以前不可见的栖息地质量和物种组成梯度，并识别出哪些森林区域拥有在其他地方没有近似替代的群落。
预判变化中的景观变迁
热带森林正持续面临来自森林砍伐、气候变化和土地利用变化的压力。随着这些力量重塑冠层——改变哪些树木生长、生长速度如何以及叶片含有哪些成分——生态后果很可能会波及依赖它们的动物。
研究人员认为，他们的方法提供了一种预判这些后果的方式，而不是仅仅在事后记录它们。通过识别哪些森林类型支撑哪些鸟类群落，这些地图可以帮助优先制定保护策略，既保护物种多样性，也保护维持多样性的底层生态系统功能。
由于该方法基于机载遥感，它可以部署在广阔、偏远的地区，而在这些地区进行实地调查会过于缓慢或昂贵。这种可扩展性是其吸引力的核心：它提供了一种可重复的方式来表征森林冠层并监测其组成随时间的变化。
关键要点
- 研究人员使用ASU Global Airborne Observatory绘制了秘鲁各地森林冠层的化学和结构差异。
- 这些冠层地图与1300多种依赖森林的鸟类的分布范围和特征进行了比较。
- 研究发现，冠层组成强烈影响当地鸟类群落的生活史策略和脆弱性。
- 该方法能够区分传统森林覆盖图视为相同的森林类型。
- 研究人员将该技术描述为一种可扩展的工具，用于识别保护风险区域并确定保护优先顺序。
更细致的栖息地视角
这项研究的核心洞见是，栖息地并非一种二元状态——有森林或没有森林——而是由化学、结构和功能定义的一系列条件。鸟类对这种谱系作出响应，许多其他生物 presumably 也是如此。
对于保护而言，这意味着仅保护面积可能还不够。保护正确类型的森林、在正确的地点，可能同样重要。随着热带景观持续变化，能够从空中揭示冠层生态特征的工具，可能成为决定首先在哪里采取行动的重要组成部分。
本文基于Phys.org的报道。阅读原文。
Originally published on phys.org