多样的生态系统支撑着生命之网，并在此过程中为人类提供食物、水、药物和材料。但是蝴蝶效应告诉我们所有的事物都是相互联系的。因此，当生物多样性的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?
目前，超过100万个物种处于灭绝的边缘，主要原因是栖息地遭到破坏，特别是森林向农业的转变，以及狩猎和捕鱼等过度开发。由于这一挑战的严重性，全球已经达成共识，迫切需要开发更好的方法来绘制和监测大规模的生物多样性，就像我们对气候变化所做的那样。
在最近发表在《环境研究:生态学》上的一项史无前例的研究中，NAU的研究教授克里斯·哈肯伯格(Chris Hakkenberg)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:通过使用NASA的全球生态系统动态调查(GEDI)星载激光雷达监测美国各地的生物多样性——一种安全的、不可见的激光，可以从国际空间站探测到三维森林结构。
这项研究的灵感来自协调的国际努力，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的趋势。逻辑很简单:如果地球森林的生物多样性可以被准确地绘制出来，并且生物多样性随时间的趋势变得明显，那么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。
之前关于这个主题的研究使用卫星图像(就像在谷歌地图上看到的那样)来粗略地了解森林的位置，进而预测物种可能在哪里。然而，这张图是二维的，只显示了森林冠层的顶部，很少能看到下面的情况——地面植物、哺乳动物和鸟类的栖息地。哈肯伯格的研究表明，超越这种简单的鸟瞰图，利用森林的整个3D结构来预测动植物的栖息地是可能的。
他说:“我们正在使用NASA的全球生态系统动态调查(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。”
GEDI向地球表面发射不可见的激光脉冲，像雷达一样，跟踪激光发射和返回之间的时间差，以测量被探测物体的距离。“这意味着我们不仅可以测量树木的高度，还可以清楚地了解树枝、树叶和针叶从地面到树冠顶部的整个垂直分布。”
由于森林结构与不同树种的大小和形态的变化有关，哈肯伯格和他的同事们能够使用这些森林结构的三维波形剖面来模拟树木结构和树木生物多样性之间的关系，这些关系是用美国国家生态观测网络(除阿拉斯加外)的野外数据测量的。
哈肯伯格说:“虽然在过去十年中，国际研究界对生物多样性-结构关系的关注越来越多，但它通常集中在树种多样性上，因为树木构成了森林的基本组成部分，并且足够大，可以从太空中探测到。”
“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多样性上。尽管我们不能从太空平台上直接检测到单个地面植物，但我们可以根据周围树木的3D特征预测这些植物的多样性。”
这些相同的关系可以用来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，来自飞机和空间传感器的越来越多的遥感数据将与实地观测相结合，为科学家提供在全球范围内监测生物多样性的有效方法。通过这些详细的地图，我们可以更多地了解生物多样性的丧失，从而了解到在哪里转移努力来减缓并最终阻止它。
哈肯伯格和他来自信息、计算和网络系统学院的同事们，包括研究助理帕特·伯恩斯;研究教授Patrick Jantz和Zaneta Kaszta;摄政学院教授斯科特·戈茨;以及研究生科林·奎因和梅丽莎·罗斯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，在大陆范围的生物多样性研究中发挥作用，并引起人们对生物多样性丧失的更多关注。
哈肯伯格说:“我们迫切需要设计出更好的方法来绘制和监测大规模的生物多样性，就像我们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，给了我们一个在为时已晚之前解决这些问题的战斗机会。”
