“太空望遠鏡”解密：樹種多樣性顯著提升森林光合作用

物種多樣性的變化是否會影響森林的光合作用，一直缺乏科學(xué)共識。如今，這一難題有了答案。記者24日從南京大學(xué)獲悉，該校國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所張永光教授課題組利用植被日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒膺b感等多源數(shù)據(jù)和海量實地森林調(diào)查大數(shù)據(jù)，結(jié)合機器學(xué)習(xí)等算法，首次在全球尺度揭示了樹種多樣性是促進森林光合作用的關(guān)鍵因子。相關(guān)研究刊發(fā)于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·植物》，并被遴選為當(dāng)期的“研究亮點”。

此次研究中，張永光團隊聯(lián)合西班牙學(xué)者用衛(wèi)星遙感技術(shù)觀測日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒猓⊿IF），并將形成的數(shù)據(jù)與全球967個森林大樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，以及超過70萬個森林樣地組成的生物多樣性數(shù)據(jù)庫結(jié)合，采用深度機器學(xué)習(xí)等模型方法，系統(tǒng)探究了森林物種多樣性與生態(tài)系統(tǒng)光合作用的關(guān)系。

森林物種多樣性促進生態(tài)系統(tǒng)光合作用的內(nèi)在生態(tài)過程調(diào)控機制

“用衛(wèi)星遙感技術(shù)觀測SIF，就像用‘太空望遠鏡’觀測植物真實的光合作用動態(tài)。”張永光說。

研究發(fā)現(xiàn)，樹種多樣性是全球森林光合作用的重要決定因子，其作用強度僅次于溫度。樹種越豐富的森林，光合作用能力越強。

森林物種多樣性與光合作用關(guān)系的空間格局

論文第一作者、南京大學(xué)2021級博士研究生曹若臣介紹，這種“樹種多樣性的促進效應(yīng)”具有明顯的區(qū)域差異性，熱帶和亞熱帶地區(qū)最為顯著，而寒帶高緯度地區(qū)則相對較弱。

此外，研究團隊結(jié)合衛(wèi)星激光雷達遙感數(shù)據(jù)與光學(xué)遙感反演的植被生化參數(shù)數(shù)據(jù)，揭示了樹種多樣性通過兩大路徑增強光合作用的機制。

森林物種多樣性對生態(tài)系統(tǒng)光能截獲和光能利用的促進作用

“此次研究強調(diào)了樹種多樣性主要是通過放大森林的最大光合作用能力來驅(qū)動光合作用，而不是通過延長生長季節(jié)的持續(xù)時間。”張永光介紹，該研究不僅為全球森林資源管理、生物多樣性保護和碳匯潛力評估提供了關(guān)鍵的觀測證據(jù)，也為生態(tài)系統(tǒng)功能的遙感監(jiān)測提供了新的技術(shù)路徑。

來源: 科技日報