利用天空中的相機跟蹤入侵植物

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世界上很多地方的裝飾性花園中，都很常見馬纓丹和野生鼠尾草漂亮的粉色、橙色和白色的花朵。雖然在園林設計師看來這些植物又漂亮又耐寒，但保護生物學家卻將其斥為「有史以來最壞的野草之一」。

馬纓丹在原始生長地(美國熱帶地區)之外瘋狂侵略生長，已擴散超過2千萬公頃。在印度南半島的Biligiri Ranganathaswamy山老虎保護區，這種多刺的灌木已經到處都是，閉死了其他植物，並且妨礙了野生生物的移動，令園區管理人員大為頭疼，我們就在這裡進行了研究。

馬纓丹並不是唯一一個。其他入侵外來植物，比如源於歐亞大陸的臭名昭著的怪柳，在幾年內就迅速生長擴展，改變了大陸景象。

Biligiri Ranganathaswamy保護區的管理人員等保護規劃人員很難包容這種入侵外來植物的侵略性擴張，這嚴重影響了本地生物的多樣性和生態系統服務。

馬纓丹等大部分侵略性灌木入侵者部分或完全取代了森林中的當地灌木種類。雖然馬纓丹是作為裝點性植物引入的，並且現在廣泛擴散都是由於食用漿果的鳥類，但飛機草等其他類似入侵物種卻是風媒傳播的。

追蹤入侵者

因此我們需要找到一個解決方案，得到入侵植物分布的高質量、頻繁更新地圖，從而有效定位入侵植物，定靶並移除。鑒於植物分布的區域很大，管理者逐漸開始尋求高科技手段，比如遙感。

其中包括利用空間(衛星上)或者空中(飛行器上)的特殊相機對地面攝像，檢測到人眼所見之外的東西，比如相機能記錄紅外線和熱可見光譜信息，然後根據這些圖像推演信息。

近幾年，已經可以獲得極高解析度衛星數據。這些數據能檢測不到1米大小的物體，另外在窄的特定高波長電磁譜攝像，能更好地分辨植物身份。

我們回顧了這個方向的近些年研究，發現雖然技術的進步確有幫助，但需要與入侵植物行為的生態知識相結合才能更有效地建圖。

利用植物功能特性能有效地捕獲入侵植物的很多重要方面，可被用於衛星建圖。植物特性是影響植物傳播、生存和對環境和其他條件響應的植物結構和功能特性。在眾多植物特性中，某些很適合用於衛星數據建圖。大致可以分為三類：季節性(物候)，結構性以及生理性。

季節性特性

在每年中特定的時間，植物會生長出葉子、種子和花朵，這些可以被遙感所跟蹤。入侵物種和本地物種之間的差異在於衰老(葉子變色和脫落)、生葉(綠色的葉子)、開花(出現多彩的花朵)的生髮時令，在每年的特定時段利用衛星感測器上的特定譜波長就能清晰地表現出來。

這是創建灌木和草藥地圖的特別有效的方法，這些植物位於林冠下方，容易被遮蔽。例如，在晚秋時節可以建圖入侵植物金銀木，那時落葉樹沒有葉子，透過上層木的空隙就能清晰地看到這種入侵植物。

結構和生理特性

結構特性，比如在本地植物中成團分布，或者是高度，也可被用於有效地建圖。我們在Biligiri Ranganathaswamy保護區進行的研究中，我們成功創建了馬纓丹的連續成團分布模式地圖。利用激光脈衝得到的LIDAR數據，可以獲得地球表面的三維數據，用以監控夏威夷森林中物種入侵樹木的分布。

由於更高的資源利用率而生長迅速等生理性特性，入侵外來物種常能蔓延得更快。例如，研究表明入侵植物的葉子氮濃度和濕度與本地物種不同。

LIDAR，RADAR(使用無線電波的感測器)和成像光譜技術通過評估植物光合作用效能，能幫助區分入侵物種。

保護世界生物多樣性

我們對利用植物特性遙感入侵物種的研究回顧表明，物候和結構特性已被用於建圖，但生理特性可以被更好地使用。

這一入侵物種監控工作是20個目標之一。這些目標是在2010年日本愛知縣舉辦的生物多樣性大會上確定的，試圖保護生物多樣性。

從那以後，遙感越來越多的被提議用於實現這一目標，目前與無人機建圖一道進入鼎盛時期。

結合生態學知識和先進遙感技術，將能使社會更好地履行對生物多樣性保護的承諾。

本文譯自 ，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。Harini Nagendra(阿齊姆·普萊姆基大學)&Madhura Niphadkar(阿育王生態環境研究信託)

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