【遥感应用】从太空监测地下菌类
来源: http://phys.org/news/2016-05-underground-fungi-space.html
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2017-01-05

2016年5月9日

美国史密斯索尼学会协调由24个国家的研究机构参与的ForestGEO全球森林监测站网运行工作。利用同一技术对代表10000个物种的600余万种树木进行制图、标注和测量。多学科领域专家利用产生的数据集对全球尺度森林动态变化进行更好地认知。

图片提供:史密斯索尼热带研究所(STRI)/ ForestGEO

更大图片,请见:http://www.eurekalert.org/multimedia/pub/114642.php

 

正如一个人的皮肤可以显示其健康营养状况一样,美国史密斯索尼学会森林全球对地观测台(ForestGEO)的森林彩色卫星影像可以展示一片森林的健康养分状况。基于2类不同地下菌类与树木获取营养程度信息之间的相关关系,这种信息现在能够从太空进行监测获取,这使得科学家有可能对大尺度环境变化下生态系统生产力和反应进行测量。

ForestGEO 网温带项目协调人Sean McMahon指出,每个树种具有一种特别明显的光谱信号,一种可测量的光环可以知道他们的地下朋友都是谁,从空中可以测量到一种它们营养状态的指标。

 树木与土壤菌存在有利关系。线状的线性菌丝像一个巨大的网在土壤中传播,帮助树木吸收水分和养料,与树木光合作用中所需的糖分进行交换。美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)和美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)大学的Joshua Fisher及其同事开发了一种测量森林和菌类相关性的方法。

研究人员利用美国地球资源卫星(Landsat)专题制图仪辐射数据(TM数据)与从基于弗吉尼亚州Smithsonian生态保护研究所、印第安纳州Lilly-Dickey森林站点、威斯康辛州的Wabikon Chequamegon-Nicolet森林站点和密苏里州Tyson研究中心构成的长期森林监测站网获取的13万棵树木和不同菌类间相关性的长期森林传统数据进行比较。

研究发现,某些树种组与某类型相关菌类的光谱,区别于另外一些树种组与另一类相关菌类的光谱。

基于光谱数据,可以知道树木是否形成与外生菌根真菌(ECM)相关,这种真菌只围绕根细胞生长,或是与穿透细胞的丛枝菌根真菌(AM)相关。科学家们知道哪些树种与哪些菌类相关,但是不可能对整个景观区或大陆的每一棵树木进行手工测量。

真菌关联性显示非常复杂的过程,属于一个很难处理的问题。

AM相关的树木通常有更高的叶片磷含量,出叶早,落叶分解快,导致更快地养分循环速度。ECM相关的树木通常具有养分循环更慢的特点。与AM相关的树木在热带地区更为常见,ECM树木在北方森林更为常见,但是温带森林有着两者混合的特性。菌根相关性也取决于土地利用的历史状况。

枫树、鹅掌楸和白蜡树都是具有独特光谱特征的稀有物种,它们都只与AM菌类相关。橡树、美国山毛榉以及山胡桃仅与ECM菌类相关。Fisher和他的团队提问,第一组树种间的光谱特征是否相同,但是区别于具有共同光谱特征的第二组树种。基于森林菌根分布观测结果,他们能够对不同森林区77%的菌根变化情况进行预测。

在具有30年历史ForestGEO工作的研究人员积累了全球森林方面的大量知识。除了对树种与菌类相关性进行研究外,他们每隔5年会对600余万独立树木进行制图与测量,利用树冠起重机和无人机,配备激光雷达技术(LiDAR)的飞机和其他测量工具进行季节变化性数据采集和叶片光谱特性测量,对获得信息进行区域尺度到全球尺度整合。

该团队将把该研究推广到Smithsonian学会ForestGEO网系统中超过63个研究地区,进行扩展分析。科学家使用同样的方法,开展增进对气候变化、污染、森林砍伐以及再造林问题了解的全球比较分析。

 

原文题目:Underground fungi detected from space

资料来源:http://phys.org/news/2016-05-underground-fungi-space.html

 

(王化编译,殷永元审核)