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密歇根州立大学新闻

MSU综合生物学家利用霓虹灯照亮生物多样性

科学的意义远不止于表面所见。

以普通的密歇根景观为例。白松、黑眼苏珊、白尾鹿和几只山雀;对不经意的观察者来说,只是自然的随机点。

但是,在密歇根州立大学自然科学学院综合生物系的助理教授菲比·扎内斯克看来,自然界包含着几乎无限的潜在数据点,这些数据点随着时间和空间的推移而累积,揭示了生物多样性的可预测模式。

Zarnetske的团队将扩大他们的生物多样性和地理多样性调查,从最小的甲虫到国家最大的陆地构造,作为一项为期5年、150万美元的国家科学基金会宏观系统生物学和霓虹形科学基金的首席研究员。

NEON,即国家生态观测网,是世界上最大的标准化数据收集网络之一,它拥有81个野外站点,战略性地分布在全美的陆地和淡水生态系统中。

氖经常收集各种生物的数据,包括甲虫、鱼和小型哺乳动物。在生态系统中扮演不同角色的物种,Zarnetske说,他将组织全国跨学科的科学家小组。霓虹灯内生物多样性的地理模式预计将受到气候的影响,但还需要对不同物种谱系以及其他驱动因素(如地球多样性、土地利用史和干扰史)进行评估。

NEON网站嵌套在全美20个气候领域。每个区域有多个站点,每个站点又有多个地块,这给研究人员提供了三种不同的空间尺度来汇总数据。Zarnetske和她的团队假设,生物多样性的模式在每个不同的规模上会有不同的驱动因素。

当霓虹灯科学家们在整个季节里外出监测许多地点的生物时,扎内斯克说:“我们可以量化所有在同一时间同一地点同时发生的个体和物种,并计算出不同尺度下的不同驱动因素。”

例如,物种间的性状变异是理解生物多样性模式的关键之一,所以通过放大霓虹甲虫、小型哺乳动物和鱼类,Zarnetske和她的团队可以利用体型作为一个驱动力的指标,即竞争能力。

然而,就像那些难以捉摸的魔眼图片一样,如果观察者靠得太近,数据最终看起来就像一个个单独的点。通过慢慢缩小,地球多样性和气候的大轮廓开始在塑造生物多样性的图景中发挥作用。

为了描绘出更大、更完整的画面,zarnetske&s的团队将创建一个关于陆地扰动和土地利用历史的地理空间数据库,以便更好地解释从局部到大陆范围内生物多样性的变化,这是NEON目前所缺乏的。

土地利用历史包括查阅档案和旧记录,并为每一个霓虹灯位置绘制出一幅明确的地理地图,显示出旧建筑的位置,1940年某一区域的记录等等。Zarnetske解释道。

陆地扰动的历史基本上是未知的,所以这笔拨款将支持zarnetskeo实验室的两位新博士后,一位是来自芬兰土尔库大学专攻卫星遥感的Jasper Van doninck,另一位是来自普渡大学的大型生态学家Jonathan Knott。

Van doninck和Knott将从30年的历史图像和地球多样性层中逐像素地构建干扰地图,这两者都由NASA卫星遥感数据和氖图像提供。由此产生的开放软件包和数据产品将受到全国科学家和从业者的高度欢迎。

Zarnetske’ s组科学家和学生筛选和聚合氖数据在不同的尺度,可以放大和缩小的风景在美国将变得更加灵活,准确和完整,让科学家有能力诊断的状态中国;生物多样性,在geodiversity理解人类的作用,和量化的影响自然和人类司机提高预测未来的地球上的生命。

NEON是一个由政府资助的项目,它提供的数据是任何科学家都无法独立完成的。这是放大了的科学。Zarnetske说。像这样的大型生态网络正在帮助我们追踪地貌的变化,并预测随着气候变化对动植物的影响。它们帮助我们测量地球的脉搏。

合作者包括:佛罗里达大学野生动物生态学助理教授Benjamin Baiser;他是布林莫尔学院和哈佛森林长期生态研究中心的生物学助理教授;西华盛顿大学环境科学副教授Angela Strecker说。合作者包括:Kate Thibault, NEON Science Lead;还有昆汀·里德和安妮·史密斯,两位前密歇根州立大学空间实验室博士后。

有关国家自然科学基金会的霓虹画网站和这项国家自然科学基金会资助的项目摘要的更多信息,请访问:https://www.neonscience.org/observatory/observatory-blog/mapping-patterns-biodivers. 

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://msutoday.msu.edu/news/2020/msu-integrative-biologist-utilizes-neon-to-illuminate-biodiversity/