
幕后文章是与国家科学基金会合作提供给生活方面的。
自从我发现自己在威斯康星州北部的湿地中间被蚊子云包围以来已经过去了将近五年的时间,想知道我已经进入了什么。
这是我作为研究生的一开始,是在纽约州布法罗大学国家科学基金会资助的跨学科计划中,正在研究一个研究项目,试图找出林木如何使用水。这样做比我想象的要难。
在一个多星期的时间里,我和我的顾问斯科特·麦凯(Scott Mackay)以及其他几位同事一直在努力建立该网站。我们想知道,靠近湿地的树木是否比较远的树木使用的水多。为了弄清楚这一点,我们选择了150棵树,并测量了每个用传感器放入树干中使用的水多少。
使用超过4英里的电缆,我们将每棵树中的传感器连接到数据记录器。所有这些传感器和数据记录仪都需要运行电源,因此我们将40台重量超过2,000磅的汽车电池携带到树林中,并在清理中安排了30个太阳能电池板,以使它们充满电。
我们的网站位于一个偏远地区,从我们住的研究站乘汽车乘汽车到达,我们的网站花了45分钟。这意味着我们会在清晨离开,并且通常要等到天黑后才回来。如果蚊子太烦人的话,我们在树林里打包了午餐,在树林里吃饭。对我们来说幸运的是,在研究站附近有一家餐厅,可为伟大的芝士汉堡和新鲜的冷冻奶油蛋糕提供服务。我们每天晚上在那里吃饭。
一旦网站运行并从所有树木收集数据后,我就由我自己照顾站点并下载数据。这似乎很容易,但是每天仍然有很多工作要做。借助所有接线,风和雨等事情可能会使传感器松动或破坏连接。
此外,像松鼠和兔子这样的小动物喜欢在电缆上咀嚼,熊很好奇地发现了这些奇怪的盒子里,这些奇怪的盒子里装有电池和数据记录器。找到并修复所有这些问题是我的工作,以使网站顺利运行。夏季结束时,我关闭了冬天的网站,然后回到家查看数据。
阿斯彭树的数据是该地区的重要树种,表明湿地中的树木实际上使用了较少的水,因为它们往往较小。仔细观察数据显示,在一天中使用多少水树的整个过程中,差异较小。树木需要浅水和水才能生长,因此在有足够的阳光的一天中,一棵树应使用最多的水。但是,有些树实际上在一天的早期或晚期使用了更多的水,而在一天中期则使用了更多的水。每棵树的观察结果都不同。为此,一种可能的解释是,有些树木没有得到太多的阳光,因为它们处于较高的邻居的阴影中。
我很高兴能够测试这个想法,并决定在第二个夏天这样做。我和我的同事们再次回到威斯康星州建立了该网站。这次,我们在夏季上半年在同一站点收集了数据,然后将所有内容移到了另一个地点,以测量夏季下半年的不同种类的树木。
除了收集用水数据外,我还开始记录确切的位置和供用水的树木及其邻居的高度。为了测量高度,我使用了看起来像一对双筒望远镜的仪器,并使用激光来测量称为测距仪的距离。在夏季结束时,我将这些测量结果与用水数据进行了比较,看来邻居遮蔽的树木确实使用了较少的水。
因此,我决定在以下夏季返回该地点几个星期,以测量更多的树木。我总共测量了1500多棵树的位置和高度。
有了所有树高数据,我都可以使用一个计算机模型,该模型创建了森林的3-D表示形式,并计算了其邻居从树上挡住了多少阳光。该分析证实,阴影的树木使用的水更少。
这项研究的发现很重要,因为它们有助于了解树的环境如何影响其使用的水量。想估算整个森林使用多少水的科学家可以从这种知识中受益。
我的结果表明,为了准确估计森林使用多少水,重要的是要知道树大小如何在整个森林中发生变化,以及树木的环境如何影响其使用的水量。森林在全球气候系统中起着重要作用。为了充分了解气候变化的影响,有必要尽可能了解森林的运作方式。
编者注: 这项研究得到了国家科学基金会的支持(NSF),联邦机构负责在科学和工程领域的所有领域资助基础研究和教育。看到幕后存档。