《The Innovation》：The overlooked dark-colored lichens: Blind spots in Antarctic vegetation mapping with remote sensing
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本研究针对传统遥感技术难以探测南极深色地衣导致植被覆盖率被严重低估的问题，通过多源实地调查数据验证发现：在南海特兰群岛，地衣占植被总量的44.2%，而卫星监测仅识别出19.1%；在更高纬度的东北半岛地区，深色地衣占比达37.3%，而现有遥感结果竟显示植被覆盖率为0%。研究强调需结合高光谱传感器和机器学习算法突破探测瓶颈，为南极生态系统评估提供新范式。
在南极这片银装素裹的冰雪世界，看似荒芜的岩石表面其实隐藏着生命的奇迹——地衣。这些由真菌和藻类共生的先锋生物，能够固氮、分解岩石、稳定土壤，为更高阶植物创造生存条件。然而令人惊讶的是，当今最先进的卫星遥感技术竟难以捕捉到这些极地生态系统"工程师"的踪迹。
传统植被监测中广泛使用的归一化植被指数（NDVI）依赖红色与近红外波段的反射差异，但深色地衣的近红外反射率显著低于维管植物，导致其NDVI值持续偏低。其他如增强型植被指数或叶绿素/类胡萝卜素指数也因深色地衣的红边和绿波段信号较弱而探测受限。这种技术盲区使得南极植被分布范围被严重低估，特别是富含深色地衣的高纬度区域。
为量化这种低估程度，研究团队选取南极植被代表性区域——南海特兰群岛（62.2°S, 58.9°W）和东北半岛（64.2°S, 57.3°W）开展精准评估。通过分析2009-2010年南极夏季在长城站周边4个站点采集的90个样本数据，以及1988-2020年间48个样地的实地调查资料，研究人员采用百分格点法对地表照片进行植被覆盖度量化。
关键技术方法
研究整合多源实地观测数据：使用手持光谱仪（光谱分辨率3nm）获取地衣光谱曲线；通过百分格点法量化植被覆盖度；结合最新发布的地衣地理空间数据集（含4598条观测记录）；采用回归分析评估纬度梯度规律；对比卫星遥感分类结果与实地测量数据。
研究结果
深色地衣的光谱特性
光谱分析显示，深色地衣在近红外波段的反射率显著低于浅色地衣和苔藓（图1A）。这种独特的光谱特征导致其在Landsat-8和Sentinel-2等常用光学卫星的NDVI计算中持续呈现低值，构成遥感探测的根本技术障碍。
实地验证揭示探测盲区
在南海特兰群岛，实地测量显示植被总覆盖度达69.0%±4.4%，其中地衣占比28.1%±5.4%。深色地衣占地衣总量的19.6%±4.2%，与开放数据集记录的24.5%±1.4%高度吻合。值得注意的是，地衣在实际植被中占比44.2%，而Walshaw等人的卫星监测仅识别出19.1%，这占该区域植被低估总量（31.5%）的73.0%。
在更高纬度的东北半岛，植被总覆盖度降至0.9%±0.5%，地衣占比达0.7%±0.3%。深色地衣在此区域占比升至37.3%±10.7%，地衣占植被总量比例高达90%，而卫星遥感竟报告该区域植被覆盖率为0%。这两个区域的对比证实，遥感方法对地衣的探测失效导致南极植被被严重低估。
纬度梯度分布规律
基于包含颜色信息的全球地衣数据集分析发现，深色地衣在南极各地理区域的出现频率存在显著纬度梯度（图1D）。从低纬度地区的约40%逐步升高至高纬度地区的近80%，这种分布模式与深色地衣增强太阳能吸收的能力直接相关。总体而言，深色地衣占南极地衣总量的54%，表明其在极地生态系统中占据关键地位。
研究结论与讨论
本研究系统揭示了当前遥感技术在南极植被测绘中存在的严重缺陷。深色地衣因独特的光谱特性（低近红外反射率、弱红边信号）成为主要探测盲区，导致南极植被覆盖率被系统性低估。这种低估程度随纬度升高而加剧，在高纬度地区可达100%的完全漏检。
研究强调必须革新南极植被遥感范式：首先需重新校准光谱指数，开发针对地衣短波红外吸收特征的特异性探测波段；其次应融合热红外（捕捉地衣与基岩的温度差异）和毫米波（利用表面粗糙度差异）等多模态数据；最后需结合机器学习算法与实地验证数据集，建立多特征融合的分类模型。
该研究成果对极地生态系统监测具有里程碑意义：准确量化地衣分布是评估南极生物多样性、碳氮循环和气候响应机制的基础。随着极地升温持续加剧，深色地衣通过改变地表反照率可能进一步影响区域能量平衡。发展精准的地衣探测技术将极大提升我们对极地生态系统演化规律的预测能力，为全球变化背景下的极地保护提供科学依据。论文发表于《The Innovation》期刊，为南极植被遥感研究开辟了新方向。
