内特·斯文森（Nate Swenson）在威斯康辛州的森林里大踏步地走着，同时还带着一根巨大的杆子剪刀，博士后九博体育研究员瓦妮莎·卢比奥（Vanessa Rubio）通常会跟着他身后拖着的40英尺长的绳子走。
当他们到达指定的地点时，斯文森把剪刀伸到大约30英尺高的地方，拉绳子，从一棵有标签的高大树木的树冠上剪下一根枝叶繁茂的小树枝。树枝穿过斑驳的阳光飘下来，落在他手里。
如果没有蚊子，这将是一个雄伟的景象。成千上万只，聚集在所有闻起来像热血的地方。
斯文森在每个地块上从九棵样本树上剪下树枝，树叶反射的光线可以在太空图像中显示出来。卢比奥从每根树枝上选择一片叶子，将其折叠到标记好的试管中，然后将其放入液氮金属罐中。
这种快速冷冻可以保存RNA，否则RNA会迅速降解。稍后，在他的校园实验室里，斯文森可以九博体育研究叶子的基因表达，它会随着夏天晚些时候干旱的压力而变化。
位于威斯康星州和密歇根州上半岛边界的兰德奥莱克附近的圣母大学环境九博体育研究中心（UNDERC）的实验室里，从同一根树枝上取下了另一片叶子。卢比奥和斯文森将野外光谱仪照射到叶子上，通过计算机读取其光谱反射率，并揭示其化学和结构含量，这些成分同样会因干旱胁迫而发生变化。
这是一个艰苦的过程，将在6月和8月在UNDERC的数百棵被标记的树上重复进行。对于太高的树，学生们用空气炮在树枝上打一根线。其目标是将国际空间站上单个像素的观测结果与地面上的实际测量结果相匹配。
生物科学教授兼UNDERC主任斯文森解释说：“我们正在做的是在这些已知像素内对树木进行采样，测量它们的基因表达和光谱反射率。”“我们正在地面上这样做，并试图将其与空间站的探测相匹配，并测试我们做得有多好。”
最终的目标是将NASA的单个像素从太空中分解成地面上大约30米× 30米的部分，这将使监测大片森林的干旱信号成为可能。与手工测量一块土地上的每棵树相比，由此产生的模型将标志着预测森林健康和潜在野火的重大飞跃。
不用面对口渴的蚊子。
他说：“这里的优势在于，现在你可以用飞机或卫星在整个森林上空飞行，就像那样，预测森林中每一个小像素的化学和结构含量，而不是我在树冠上用一个小仪器测量单叶中的化学和结构含量。”这是一场相当大的革命。”
整合新兴科学
斯文森在明尼苏达州类似的森林里露营长大，上大学时惊讶地发现，他“可以找到一份整天看着树木的工作”。
2020年大流行开始时，他是马里兰大学的一名森林生态学家。多年来，他一直在九博体育研究东部森林树叶中的基因表达，注意到在5月至6月的生长季节，当树叶喜欢大量的融雪和雨水时，树叶基因会做什么。这种情况在7月和8月发生了变化，那时气温较高，雨水较少，树叶的颜色和反射率对干旱有反应。
他说：“我们的实验室是世界上为数不多的九博体育研究自然森林中许多物种的基因如何表达的实验室之一，而不仅仅是一个物种。”“我们开发了方法和分析来比较不同物种和时间的基因表达。”
在流感大流行期间，他阅读了有关从飞机或太空获取光谱图像的遥感技术新进展的科学论文。光谱图像通过分析波长范围来揭示化学和结构组成以及图像中的空间信息，从而收集可见光谱以外的信息。
他意识到有机会将这一新兴领域与他的实地基因九博体育研究结合起来。他向美国宇航局提出了一项拨款，将他们的光谱图像与他的基因组九博体育研究相匹配，以预测森林健康。这是一个革命性但未经检验的想法。
大约在同一时间，一组日本九博体育研究人员发表了一项关于稻田光谱特征的九博体育研究。无人机飞行测量了光谱特征，以观察单个水稻植物基因对稻田中磷的反应，证明了光谱图像可以在景观尺度上使用。
斯文森说：“我们现在将取得的巨大飞跃是，我们将在混合树种中观察20个左右的物种，而不是在单一基因的单一栽培中观察一个物种。”“在任何给定的时间，大约有2万到4万个基因在一片叶子中表达自己。”
他承认，该项目意味着利用植物基因组和光谱成像进行大数据分析。美国宇航局对此很感兴趣，但在一家领先的DNA测序平台公司Illumina介入帮助支持这项九博体育研究后，才决定资助这个项目。该项目将运行三年，资金刚刚超过100万美元。
2019年，斯文森看到了UNDERC在他成长的森林类型中的职位空缺，并知道圣母大学的设施和学生提供了世界级的机会。这处占地7500英亩、拥有30个湖泊的房产是独一无二的。他在第一堂课的前一天到达了他将要指导的地方。
他说：“我很惊讶，当你开车穿过正门，继续开一英里多，然后你就会看到实验室——这所大学拥有这种设施真是令人难以置信。”
他还知道，UNDERC是几个数据重叠的大型九博体育研究的一部分。自2008年以来，通过与国家生态观测站网络的合作，一架飞机每五年有三年飞过该物业，拍摄光谱图像。UNDERC也是史密森学会ForestGEO全球长期森林监测项目的一部分，该项目有近80个九博体育研究小组使用标准化的方法来标记、测量和识别树种。
今年6月，斯文森和卢比奥从UNDERC的15个随机地块中的9棵树中采集样本，并在向南一小时路程的checamegon - nicolet国家森林（Chequamegon-Nicolet National Forest）的另外15个地块上采集样本。这一过程将在8月和明年再次重复，以提高科学准确性。
卢比奥来自哥伦比亚，今年5月在巴黎圣母院完成了她的博士学位。她说：“我们试着每天制作大约五个情节，所以大约需要三天时间才能完成。”“从事这个项目对我的未来很有帮助，因为我正在学习新的生态学技术。”
兰德O 'Lakes的宝石
斯文森说，这个团队、设备和UNDERC以前的工作使这项九博体育研究成为可能。但它实际上是从校园加尔文生命科学中心的对照实验开始的。在一个温室里，斯文森把树分成两组，一组是对照组，另一组是缺水组，以制造压力。
“我们在温室里测量的数据，以及从太空图像中预测的数据，有用吗？”斯文森说。“除非你走出去测量，否则你不会得到答案。所以我们现在正在这么做。”
正在进行的ForestGEO工作已经在UNDERC标记了大约4万棵树，基本上是任何直径超过一英寸的树。来自伊利诺伊州南部的大三学生亨特·冈萨雷斯（Hunter Gonzalez）去年参与了这项工作，今年夏天他正在做一个独立的九博体育研究项目。
他和另一个学生穿着特殊的夹克，戴着蚊帐，花了一天的时间检查树木的核心是否有心脏腐烂。在树干周围围成一圈，他们敲打着用电线连接到声波断层扫描器上的传感器尖刺。通过用木槌连续敲击每个尖刺，断层扫描器就能像核磁共振成像一样，对树干内部进行成像。
冈萨雷斯是第一代学生，他对河流的热情转变为对树木的九博体育研究，他说：“我可能会在一个良好的、富有成效的一天里种植20棵树。”“我已经习惯蚊子了。”
虽然这项工作与斯文森的九博体育研究没有特别的联系，但它将通过显示光谱图像中的树木是否患有疾病来提供重叠的数据。
斯文森还在UNDERC为大约30名本科生教授为期10周的森林生态学课程，其中一半来自圣母大学，一半来自其他学校。其他单位包括水生、脊椎动物和昆虫生态学。
在一个小时的上午课上，斯文森教学生们如何利用森林构图来学习它的历史。不同的物种有不同的生存策略，一些树木冲向树冠顶部寻求光照，而其他更持久的类型则在林下等待时机。之后，学生们到森林里去，从雪松或白蜡树中识别枫木或椴木，然后用一个名为iNaturalist的手机应用程序检查他们的答案。
来自波士顿地区的二年级学生迈克尔·帕伦特（Michael Parent）解释了如何找到弗吉尼亚奥斯特利亚树（Ostrya virginia），这是一种铁木树，在一组有两片大叶子的树中，只有一片小叶子。
“我们将采集这个样本，在一个设备上测量它的荧光，并把它放在一个图表上，看看它是如何生长的，”Parent说。“荧光是基于生长速度的，所以我们可以看到它是否生长得足够好，能够存活下来。”
夏季的UNDERC是环境科学九博体育研究的温床，同时它在巴黎圣母院的传说中也占有重要地位。南加州大学前校长西奥多·赫斯伯格牧师（Rev. Theodore Hesburgh）喜欢在湖边钓鱼，有时当一个棘手的问题需要集中精力和隐居时，他会在那里召开会议。
1959年7月，赫斯伯格神父召集了在UNDERC召开的美国民权九博体育(亚洲版)在线官网（U.S. Commission on Civil Rights）各占一半的成员，设法就12项建议达成一致，这些建议成为1964年民权法案的基础。据报道，德怀特·艾森豪威尔总统对他们的协议感到震惊，他告诉赫斯伯格神父，“我们必须让更多的渔民接受委托，并在威斯康星州的兰德奥莱克写更多的报告。”
1967年，赫斯伯格神父召集天主教教育工作者在那里讨论天主教大学与天主教会的关系。促进知识自由和自主的结果仍在争论中，通常被称为兰德O 'Lakes声明（PDF）。
昆虫学家和病媒生物学家乔治·克雷格教授从1976年开始带学生来这里。从那时起，克雷格的恩人兼家族朋友伯纳德·“杰里”·汉克51年的家人进行了广泛的改进和捐赠，其中包括一项基金，用于支付在那里做九博体育研究和学习的学生。
现在，UNDERC的九博体育研究可以帮助生态学家监测森林健康状况，并显示哪些条件需要缓解以防止野火。
斯文森说：“我们应该能够有一些东西，林业局和其他财产管理人员可以看到并说，‘我们从分子和反射信息中得知，这些地方的照明特别干旱。’”“我们不知道的是，一旦我们掌握了这片森林的信息，我们能把它扩大到多远。我们只是还不知道。”
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