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遥感生物多样性产品

backend 2025/5/16 11:18:59

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目的：分享关于遥感生物多样性产品的文章（Part1 and Part2）和全球数据集 (Part3）

Part1. 两篇遥感生物多样性监测指标英文综述

主要介绍了remote sensing of biodiversity，包含了四个维度：habitat mapping，species mapping, functional diversity and spectral diversity.

[1] Wang R, Gamon J A. Remote sensing of terrestrial plant biodiversity[J]. Remote Sensing of Environment, 2019, 231: 111218.

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[2] Fassnacht F E, Müllerová J, Conti L, et al. About the link between biodiversity and spectral variation[J]. Applied Vegetation Science, 2022, 25(1): e12643.

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Part2. 中文综述 (主要针对functional diversity 这一维度，植物功能形状和生态系统功能)

[1] 任淯, 陶胜利, 胡天宇, 等. 中国生物多样性核心监测指标遥感产品体系构建与思考[J]. 生物多样性, 2022, 30(10): 22530.
[2] 雷羚洁, 孔德良, 李晓明, 等. 植物功能性状, 功能多样性与生态系统功能: 进展与展望[J]. 生物多样性, 2016, 24(8): 922. (介绍不同空间尺度observation）
[3] 王凯, 王聪, 冯晓明, 等. 生物多样性与生态系统多功能性的关系研究进展[J]. 生态学报, 2022, 42(1): 11-23.
[4] 何念鹏, 刘聪聪, 张佳慧, 等. 植物性状研究的机遇与挑战: 从器官到群落[J]. 生态学报, 2018, 38(19): 6787-6796.

2.1 基本概念阐述

主要介绍了植物功能形状的定义，物种尺度和群落尺度功能形状，生态系统功能和生态系统结构

2.1.1. 什么是植物功能形状？

植物性状(Plant trait)或植物功能性状(Plant functional trait)是植物对外界环境长期响应与适应后所呈现出来的可量度的特征

2.1.2. 物种尺度 [1]

定义：物种性状(species traits)被定义为一个物种所有生物的特征, 如重量、高度等。目前, 物种性状EBVs 被分为4个子类, 分别是形态、生理、物候、运动。只有对生物个体或由同种生物组成的种群的性状监测可以视为物种性状的监测, 而包含多物种的性状监测则属于群落组成、生态系统结构和功能EBVs子类的研究范围。
方法：直接测量

2.1.3. 群落尺度 [1][4]

目前为止, 研究植物功能性状与生态系统功能的主要途径有两种 [2]:
（1）群落形状(Community trait)：一种是基于植物功能性状的群落功能参数(community functional parameter, Violle et al, 2007), 即植物功能性状的群落加权平均值, 一般采用物种的相对生物量或相对多度的加权平均来计算。
（2）群落组成(community composition)：另一种是植物功能性状多样性, 即在某一特定群落中植物功能性状值的大小、范围和分布状况, 被认为是生物多样性的一个重要组成部分。

（1）群落性状(Community trait)，即功能参数(community functional parameter [4]

在群落尺度能体现植物对环境适应性和生产力优化的性状(其定义也适用于动物或土壤微生物等)。其核心内涵：

1)群落性状均被转化为以单位土地面积为基数的性状, 如叶片大小、叶片生物量、叶片气孔密度、叶片N和P含量等;

2)任何群落性状均是可测量或可推导, 原则上均是采用群落生物量加权平均的方法进行推导的;

3)群落性状应能从不同层面反映植物对环境的适应或生产力的优化, 即具有明确的生态学意义。

（2）群落组成(community composition) [1]

定义：群落组成(community composition)主要描述的是定义空间区域内(例如网格单元或生态系统类型的整个范围)生态系统的生物组成多样性, 包括4个子类, 分别为群落多度、分类/系统发育多样性、性状多样性以及相互作用多样性

测量：光谱变异假说 (spectral variation hypothesis, SVH)为“群落组成”的遥感研究提供了理论支撑。SVH是将光谱异质性或变异性(遥感信号的空间变异性)与环境异质性联系起来, 作为物种多样性的一种预测指标

2.1.4. 生态系统功能 [1]

定义：生态系统功能(ecosystem functioning)指生态系统所体现的各种功效或作用, 主要表现在物质生产、能量流动、物质循环和信息传递等方面(方精云和刘玲莉, 2021)。在GEOBON对该类别的描述中分为初级生产力、生态系统物候、生态系统干扰3个子类。

2.1.5. 生态系统结构 [1]

定义：生态系统结构(ecosystem structure)包含了形成并维持生物多样性的生态系统结构的各类参数。在GEOBON对生态系统结构EBVs类别的描述中, 分为3个有代表性的子类: 生物覆盖度、生态系统分布和生态系统垂直剖面。
相关综述：Coverdale T C, Davies A B. Unravelling the relationship between plant diversity and vegetation structural complexity: A review and theoretical framework[J]. Journal of Ecology, 2023, 111(7): 1378-1395.

2.2 两张示意图

2.2.1. 生物多样性与生态系统多功能性(biodiversity and ecosystem multifunctionality, BEMF)研究分析框架 [3]

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2.2.2. 群落性状指标体系框架 [4]

—图 1给出了一个典型森林生态系统的性状指标的基本框架图, 并展示了生态系统性状、生态系统结构和生态系统功能的整体构架及其相互关系。
— 在生态系统结构参数的协助下，可利用植物群落生物量加权法(非传统的直接算术平均法和相对生物量加权平均法), 将器官水平测定的植物性状参数推导至群落水平从而在同一尺度建立
– 1）生态系统内植被-大气间的功能参数(总初级生产力、净初级生产力和蒸腾速率等)
– 2）土壤-大气界面的功能参数的定量关系, 构建群落性状-功能间的桥梁。

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