多样化的生态系统支撑着生命网络，并在此过程中为人类提供食物、水、药物和材料。但蝴蝶效应告诉我们所有事物都是相互联系的。那么，当生物多样性丧失威胁到我们赖以生存的基础时，这对地球和人类的未来意味着什么呢?

目前，超过100万个物种濒临灭绝，这主要是由于栖息地破坏，特别是森林转变为农业，以及狩猎和捕鱼等过度开发。由于挑战的严重性，全球已达成共识，迫切需要开发更好的方法来大规模绘制和监测生物多样性，就像我们应对气候变化所做的那样。

在最近发表在《环境研究：生态学》上的一项首次研究中，NAU研究教授ChrisHakkenberg阐述了如何利用最先进的技术来减轻全球生物多样性丧失的影响：通过监测整个地区的生物多样性美国使用NASA全球生态系统动力学调查(GEDI)星载激光雷达，这是一种安全、不可见的激光，可以从国际空间站检测3D森林结构。

这项研究的灵感来自国际协调努力，包括《生物多样性公约》呼吁科学家探索利用卫星遥感监测全球生物多样性趋势。逻辑很简单：如果能够准确绘制地球森林的生物多样性图，并且随着时间的推移生物多样性趋势变得明显，研究人员和政策制定者就可以利用这些数据来帮助制定缓解措施。然而，关键是使这些地图尽可能准确。

之前关于该主题的研究使用卫星图像(如谷歌地图上看到的)来粗略地了解森林的位置，并进而预测物种可能存在的位置。然而，这种视图是二维的，只显示了森林树冠的顶部，而很少了解下面发生的事情——地面植物、哺乳动物和鸟类的栖息地。Hakkenberg的研究表明，超越这种简单的鸟瞰图，可以使用森林的整个3D结构来预测动植物的栖息地。

“我们正在使用NASA的全球生态系统动力学调查(GEDI)星载激光雷达来估计森林的整个3D结构，然后我们可以用它来预测其中包含的生物多样性，”他说。

GEDI向地球表面发射不可见的激光脉冲，并且像雷达一样，跟踪激光发射和返回之间的时间差，以测量那些感测到的物体的距离。“这意味着我们不仅可以测量树高，还可以清楚地了解从地面到树冠顶部的树枝、树叶和针叶的整个垂直分布。”

由于森林结整个美国的观测网络，不包括阿拉斯加。

哈肯伯格表示：“虽然过去十年国际研究界对生物多样性与结构关系的关注不断增加，但普遍关注的是树种多样性，因为树木是森林的基本组成部分，而且大到足以从太空中检测到。”说。

“但我们的发现真正有趣的是，这些生物多样性与结构的关系也延伸到了植物生物多样性。尽管我们无法从星载平台直接检测到单个地面植物，但我们可以从太空中预测这些植物的多样性。周围树木的3D特征。”

这些相同的关系可用于预测鸟类和树栖哺乳动物的栖息地，它们各自需要不同的森林结构类型。

未来几年，来自飞机和星载传感器的越来越多的遥感数据将与实地观测相结合，为科学家提供监测全球范围内生物多样性的有效方法。通过这些详细的地图，可以更多地了解生物多样性的丧失，从而了解如何努力减缓并最终阻止这种丧失。

Hakkenberg和他来自信息学、计算和网络系统学院的同事，包括助理研究员PatBurns;研究教授PatrickJantz和ZanetaKaszta;摄政大学教授斯科特·戈茨;研究生ColinQuinn和MelissaRose对他们的发现感到兴奋。他们希望这项研究通过采用美国宇航局最先进的技术来推动大陆规模的生物多样性研究，并引起人们对生物多样性丧失的更多关注。

哈肯伯格说：“我们迫切需要设计更好的方法来大规模绘制和监测生物多样性，就像我们针对气候变化所做的那样。”“这项研究是这项更大努力的一部分，让我们有机会在为时已晚之前解决这些问题。”