地下水对保护全球生态系统至关重要

地下水对保护全球生态系统至关重要

2024年7月22日

一个由国际科学家组成的团队开发了首张依赖地下水的生态系统地图。

从沙漠泉水、山地牧场和溪流，到沿海湿地和森林，这一交互式资源绘制了全球这些多样化生态系统的地图，揭示了它们的保护状况和它们与人类社区的重叠情况。

研究人员警告称，生物多样性热点、气候变化和人类用水常常导致全球地下水水位迅速下降，使生态系统面临日益严重的威胁。

他们在《自然》杂志上发表的研究表明，超过一半（53%）的生态系统位于已知地下水枯竭的地区，而只有五分之一（21%）存在于保护区或制定了保护政策的地区。

由大自然保护协会（The Nature Conservancy）和沙漠研究所（Desert Research Institute，DRI）领导的团队，与包括卡迪夫大学研究人员在内的合作者一起，表示科学家和政策制定者需要更好的数据来了解这些生态系统的位置，以应对地下水枯竭问题。

“迄今为止，依赖地下水的生态系统的位置在很大程度上仍是未知的，这阻碍了我们跟踪影响、制定保护政策和实施保护项目的能力，”该研究的主要作者、生态水文学家和环境顾问梅丽莎·罗德（Melissa Rohde）说。

该团队利用美国国家航空航天局（NASA）陆地卫星提供的六年图像数据构建了这张地图，该数据提供了关于植被绿度和地表温度的关键信息。

这些数据与气候数据相结合，估算出地球表面的水如何被输送到大气中，从而间接衡量依赖地下水的植被。

研究团队还使用了30000多个已确认的依赖地下水生态系统位置的数据点，训练了一个计算机模型，使其能够根据卫星数据识别这些生态系统。

这种分析利用了这样一个事实：一个由地下水支持的生态系统在卫星图像上可以看到，因为它在旱季比其他地方更绿、更凉爽、更湿润。

卡迪夫大学水研究所副所长兼论文合著者迈克尔·辛格（Michael Singer）教授说：“我们的方法是新颖的，因为它间接地结合了全球可用的信息，这些信息将植被与地下水联系起来，以识别这些为许多植物和动物物种提供庇护的关键生态系统。”

结果是制作了一张2015年至2020年间依赖地下水的生态系统在全球范围内的分布地图。

“我们的地图意在作为一个起点，”罗德补充道，她作为纽约州立大学环境科学与林业学院博士研究的一部分完成了这项研究，并由辛格教授共同指导，同时她也在大自然保护协会工作。

地图显示，这些生态系统在中亚、非洲萨赫勒地区以及南美洲更为完整且广泛，这些地区游牧社区很常见。

相比之下，在北美和澳大利亚等地下水开采和农业灌溉盛行的地区，这些生态系统则遭到枯竭和破碎。

在后一个地区，由于地下水位降至植物根系或溪流无法到达的水平，许多这样的生态系统已经消失。

论文《依赖地下水的生态系统地图揭示了全球旱地保护需求》发表于《自然》杂志。