美國國家航空航天局（NASA）的空間激光器GEDI 提供了一個突破性的、詳細的世界熱帶雨林結構視圖，使研究人員能夠進一步了解這些複雜的生態系統。雨林樹冠是世界上大多數物種生活的地方，我們對雨林樹冠的了解還不如對火星表面或海底的了解。然而，由於美國國家航空航天局（NASA）的太空激光器GEDI，這種情況即將發生改變，它首次提供了對世界雨林詳細結構的洞察力。

最近發表在《環境研究生態學》（Environmental Research Ecology）雜誌上的論文標題中寫道：”熱帶雨林主要是未分層的，尤其是在亞馬孫地區和肥力較低或溫度較高的地區。該論文由來自美國、英國和新加坡的研究人員撰寫，北亞利桑那大學信息學、計算機和網絡系統學院教授克里斯托弗-多蒂（Christopher Doughty）是該研究的第一作者，他認為這項研究對於進一步了解熱帶生態系統至關重要，而且早該進行。”

描述從GEDI 獲取的樹冠信息的圖表資料來源：Nicolle Fuller 和Chris Doughty

雨林結構的影響

Doughty 說：”世界上大多數物種都生活在熱帶雨林中，其中大多數都在利用樹冠，但我們卻知之甚少。雨林結構很重要，因為它控制著動物如何獲取資源和躲避捕食者，這些發現將幫助我們了解熱帶森林動物對氣候變化的易感性。”

對森林樹冠的研究已經走過了漫長的道路。早期的西方遊客將熱帶森林描述為恐怖的真空（大自然憎惡真空），因為植被”急於用莖葉填滿每一個可用的空間”。後來，科學家們開始研究熱帶森林，他們把茂盛的植物群分為森林層–上層樹冠厚，中層樹冠厚，中間一層薄。然而，這只是在少數幾個研究得比較清楚的地方觀察到的。大多數熱帶森林的結構仍不為人知。

進入GEDI

GEDI 是美國國家航空航天局（NASA）用於生態系統調查的改變遊戲規則的工具–全球生態系統動力學調查（Global Ecosystem Dynamics Investigation）。

新加坡國立大學（NUS）地理系教授、論文合著者唐浩說：”GEDI 與許多其他衛星的一個關鍵區別在於它能測量三維樹冠結構。”同時也是新加坡國立大學基於自然的氣候解決方案中心首席研究員的唐浩補充說：”傳統衛星雖然能提供有關土地覆蓋和冠層綠度的寶貴數據，但往往缺乏GEDI提供的詳細垂直信息。這種垂直信息對於了解生態系統動態、碳儲存和生物多樣性至關重要，而這些信息無法從典型的衛星圖像中輕易看到。”

NASA 的GEDI 於2018 年底發射，每天從國際空間站向地球森林發射數千次不可見激光。根據返回衛星的能量大小，它可以提供詳細的三維地圖，顯示森林中樹葉和樹枝的位置以及它們隨時間的變化情況。這將有助於研究人員了解森林儲存的生物質和碳的數量，以及它們在受到干擾時損失的數量–這些信息對於了解地球的碳循環及其變化情況至關重要。

研究結果和影響

Doughty、Tang 和論文的其他作者分析了所有熱帶森林的GEDI 數據，發現熱帶森林的結構比以前想像的要簡單，暴露在陽光下的程度也更高。數據還顯示，大多數熱帶森林（80%的亞馬遜森林、70%的東南亞森林和剛果盆地森林）的葉片數量在15米處達到頂峰，而不是在樹冠頂端，這推翻了早期研究人員提出的樹冠頂端最飽滿的理論。雖然森林各不相同，但一個在各種情況下似乎都保持不變的關鍵發現是，偏離更理想的條件（如更低的肥力或更高的溫度）會導致森林更短、分層更少、生物量更低。

Doughty說：”看到這種結構類型占主導地位確實令人吃驚，因為它與我們在有關這一主題的經典教科書中學到的知識不同。這些發現不僅有助於我們了解生活在雨林樹冠中的數百萬物種如何適應不斷變化的氣溫，還有助於我們了解這些森林的碳儲量以及它們應對氣候變化的能力。”