如果你去地球的南部旅行,你会发现自己在南极洲的罗斯岛。在这个荒凉的岛屿上,在一个被称为埃里伯斯山的冒烟的火山脚下,有麦克默多站,南极大陆上最大的研究前哨。
横跨广阔的海峡,是南极大陆上独一无二的无雪区,被称为麦克默多干谷。在这里,研究人员正在研究极地沙漠,这是地球上最寒冷、最干燥的生态系统之一。这个相对简单的生态系统使它成为早期探测气候变化科学的完美自然实验室,甚至可能提供其他行星表面的模拟。
这项工作大部分与麦克默多干谷长期生态研究(MCM LTER)项目有关,这是一项关于水生和陆地生态系统的跨学科研究。1992年,南极洲的这个地区被选为国家科学基金会(NSF)长期生态研究(LTER)计划的研究地点。正是在这里,巴特尔高级生态学家埃里克·索科尔(Eric Sokol)将他的大部分注意力和研究集中在了这里,他自2017年以来一直在国家生态观测网络(NEON)工作。他的工作使他成为一名研究科学家和数据科学家,与来自全国各地大学的MCM LTER的同事合作,利用NSF的资助收集和产生生态数据并产生解释。
埃里克和同事们在南极罗斯岛罗伊兹角的池塘附近取样。埃里伯斯山在背景中。
索科尔的职业生涯始于了解溪流昆虫如何被用作辨别溪流健康状况的生物指标。新利全站app在弗吉尼亚理工大学获得博士学位时,他研究淡水生态学,重点研究阿巴拉契亚山脉南部源头溪流中的水生昆虫。收集数据是重要的第一步,但有效地将其用于预测需要建模和统计。索科尔的职业生涯开始严重倾向于这种更具分析性的方向,这使他成为MCM LTER的博士后,并与人合著了几项研究南极洲微生物生物多样性的成功提案。
他说:“我最近和目前的工作重点是使用生态学理论来创建关于在南极洲可以找到不同哨兵类群的模型,然后用MCM LTER和卫星收集的数据来测试模型。”
索科尔与弗吉尼亚理工大学的杰布·巴雷特、科罗拉多大学博尔德分校的迈克·古塞夫、北亚利桑那大学的马克·塞尔瓦托等同事一起,利用明尼苏达大学极地地理空间中心提供的卫星图像,并通过各种生态模型进行运行。
索科尔已经五次前往麦克默多干谷,都是在南半球的夏季,因为这是他研究的生物群一年中唯一活跃的时间。“当这种情况发生时,你想要收集样本并测量溪流中的流量,”他说。
为了接近干燥山谷中的微生物垫,研究人员乘坐直升机飞越冰冻的海洋,到达冰川河流流入湖泊链的位置。“与温带生态系统相比,干燥山谷非常简单,所以人们测试生态学的假设和理论,”他说。“这真的很有趣。这些溪流一年中只有一小段时间流动。没有维管植物。”
微生物垫(前景与岩石)在加拿大ASPA(南极特别保护区),旁边的加拿大冰川,在加拿大河的源头。这是麦克默多干谷最具生产力和生物多样性的地区。
有一群人认为这个区域可以被看作是其他星球上生命的模拟。索科尔说:“这个生态系统为我们在其他星球上寻找生命提供了线索。”
由于在这些生态系统中没有维管植物,微生物垫和苔藓作为主要的初级生产者发挥了关键作用。他说:“徒步探索干燥的山谷,寻找这些微生物垫,既具有挑战性,又昂贵。”“卫星图像对于识别以前未被探索过的生物活动新领域非常有用。有一个非常明显的植物光合作用的特征。你可以看到这些区域点亮了图像。重要的是,这些垫子提供了一个哨兵生态系统。如果干旱的小巷里发生了什么,它们会对气候变化做出反应,这为我们提供了一个早期指标。”
在这些NSF项目中所做的工作的生态相关性在许多方面反映了NEON,这使索科尔有机会同时充当关注宏观系统规模科学问题的项目的数据用户和数据提供者。
在NEON, Eric主要是一名数据科学家。他与NEON用户社区密切合作,利用广泛分布的81个陆地和水生NEON站点提供的开源数据,找到解决现有问题的方法。他身兼科学家和数据提供者的双重身份,处理数据并与用户社区合作。“双方在访问数据的工具上有很多重叠,”他说。“生态学家经常纠结于什么是将数据输入模型的最佳方法。当我既是研究人员又是数据提供者时,这很有用。”