地球自诞生以来已经度过了数十亿年的岁月，而人类的存在不过是其中微不足道的片段。人类以无与伦比的创造力推动着文明的进步，但从近代开始，我们的许多行为导致了众多全球性的问题，给自己以及其他生命制造了严重的威胁。

研究人员在设置相机陷阱。© Justine E.Hausheer

越来越多的人知道，我们必须维持全球气候稳定，必须满足不断增长的全球人口对自然资源的需求，必须挽救孕育各种生命的生态系统。为了实现这些目标，我们亟需改变当前的发展模式。

科学使变革成为可能。在保护地球环境的努力中，科学技术已然成为不可或缺的要素。以下是一些深受大自然保护协会（TNC）研究与实地工作人员欢迎的创新科技。

鱼脸识别技术

TNC和合作伙伴帮助渔民进行可持续捕鱼。©KevinArnold

对于鱼类，我们大多都有“脸盲症”。但为了了解全球渔场状况，我们又有必要去分辨它们。管理学大师彼得·德鲁克有一句名言：“你如果无法度量它，就不能管理它。”目前全球有超过10000个渔场，但只有不到440个的状况得到了评估。

在海上，每天都有无数渔船进行着捕鱼作业，渔业管理者和环保人士们不可能亲至每一个现场检查鱼获的数量和物种。为此，TNC与合作伙伴一起开发了一个名为“鱼脸”（FishFace）的系统，该系统应用面部识别技术，能够分辨照片或视频中的鱼类，并收集、整理、分享鱼类信息（如种类、数量、长度等），甚至还能追踪鱼获在市场供应链中的位置与状态。有了这些信息，渔场和渔业发展的状况就能被更精准地确认，人类也能更好地管理渔场与渔业。

看来，通常被用于解决犯罪事件的技术也能为渔业管理出一份力了。

血液、电池与新型能源

© U.S. Department of Energy

用血液或者钠盐替代锂驱动的电池？模拟砗磲细胞的替代能源生产装置？以土壤对抗气候变化的技术？这些不仅能成为科幻小说的素材，更是“自然之网”项目（NatureNetScience Fellows Program）下TNC科研人员们研究的目标。科学家们致力于探索前沿的未来科技以应对全球气候变化，例如可以在可接受成本下大规模生产和储存清洁能源的纳米技术。

该项目是TNC与多所国际顶尖研究型大学（宾夕法尼亚大学、哈佛大学、耶鲁大学、普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校、斯坦福大学、康奈尔大学等）合作的产物。其初始资助人、默克公司前首席执行官兼董事长罗伊•瓦杰洛斯（Roy Vagelos）先生表示：“这个项目会告诉世人环境保护需要跨学科、多领域的科学合作，而不是仅靠生物学和生态学。”他希望“自然之网”能够坚持可持续发展的原则，引导TNC和世界解决农业、水资源、能源等方面的发展问题。

相机陷阱记录野生动物

© Jonathan Armstrong

曾经，相机作为划时代的发明，让许多人认识到了自然界的神奇与神秘。现在，它的升级版——相机陷阱（camera trap）能够帮助我们进一步了解自然。

人类的好奇心和创新力催生了相机陷阱。在19世纪末的英国，自然摄影成为一种风尚。受此影响，摄影师乔治·希拉斯（George Shiras）先生发明了第一台相机陷阱——他把相机、手电筒和一个巧妙设计的绊索系统拼凑在一起。当野生动物被电线绊倒时，手电筒会连带着启动以提供亮光，相机快门被触发从而完成拍照。

现在，人类已经习惯了用相机远程拍摄和记录野生动物。看看我们如今的设备吧：体积小巧、重量轻、寿命长、分辨率高，可安装在树或者岩石上，在野外无人看管的情况下，能够收集并储存数周乃至数月的高分辨率图片、音频、视频和其他数据。从希拉斯先生的发明演变为如今的高科技装备，人类的创造力和想象力发挥了关键作用。

红外相机拍摄的野生大熊猫

现代相机可由太阳能供电，具有耐湿、耐热、耐水、耐寒的特性（一些远程相机被放置在将近零下30℃的环境里），配备有红外线和运动传感器，甚至能够通过蜂窝网络技术将实时图像传输到智能手机上，这些优点使得相机陷阱成为自然保护科学研究中最常用到的工具之一。

全世界的研究人员——包括专业机构旗下的学者以及民间的科学家——都在使用相机陷阱，而他们得到的一些照片甚至具有一定的美学价值。为了更好地评估生物多样性，TNC的科学家们正不断更新相机陷阱的使用方法：他们在美国北卡罗来纳的沼泽里紧盯捕蝇草的天敌，在澳洲偏远的西部测量野生骆驼对沙漠绿洲的影响，观测“可控烧除”的效果，并记录世界上最难以寻找的一些生命——比如蒙古的雪豹和巴布亚新几内亚的天堂鸟。

无人机、激光与人工智能

一架装有摄像机的防水遥控无人机准备调查海地海岸的海底地形。

© Tim Calver

最早的遥感技术应用可追溯至19世纪40年代，当时的人们将相机安装在热气球上，以便从上向下地拍摄地表的照片。而在之后的170年中，遥感技术（这个术语本身是由美国海军研究办公室的伊芙琳·普鲁特在20世纪50年代创造和定义的）已经从早期粗犷的航拍发展到了能让“科幻小说之父”儒勒·凡尔纳都大吃一惊的程度。

在今天，这项“在不进行直接接触的情况下识别、观察与测量一个对象”的技术已经发展出了一系列的工具——例如高分辨率卫星图，测量冰川和海岸线微弱变化的激光，能以2厘米的分辨率拍照、摄像、绘图的大内存无人机等。

TNC的史蒂夫·希尔（Steve Schill）等科学家，在开发和利用包括无人机在内的遥感工具方面走在前列，这些工具能够提供信息并以此引导全球各地的环境保护和发展决策。在加蓬，科学家们用无人机绘制了9000平方公里的湿地地图。在加勒比海，希尔利用一架可以在水上起降的无人机调查了水面上下的栖息地并绘图（其两栖能力来自一个普通的特百惠塑料容器）。在美国，科学家们测试一种配备多光谱摄像机的无人机，以便监测小溪流和湿地的水质。随着无人机技术的不断进步，它们变得更小、更强、更便宜，在野外科研领域可能发挥出极大的作用。

在其他技术领域也有着类似的进步。举例来说，Terra-i是一个人工智能程序，能通过实时降雨数据预测特定栖息地应有的绿化程度，然后将预测结果与监测卫星传回的栖息地图像进行对比从而指导环保工作的开展。激光雷达是一种利用激光对森林进行远程测绘的工具，其准确性和有效性已得到证明，可以用来测量印度尼西亚森林采伐减少后所取得的效果。

生物声学：倾听雨林的声音

声波取样记录器   ©Zuzana Burivalova

将自己置身于自然环境中，你往往能听到各种动物的鸣叫，这些声音不仅动听，对科学家和环保人士来说更是有价值的数据。生物声学作为一门新兴的交叉学科，利用“声景”——即人对声环境的感知、体验或理解，来粗略地判断生物多样性的程度。

研究人员在森林中部署了灵敏的声波和超声波记录器。声波记录器可以捕捉处于人类听力的正常范围——即1到24千赫的声音，包括鸟类、一些蝙蝠、青蛙、哺乳动物和大多数昆虫的声音。超声波记录器则能接收到高达96千赫兹的人类无法直接听到的声音，这使得科研人员们能够采集一些昆虫和蝙蝠的数据。

这些声音能够帮助研究人员初步估计生物多样性的水平，从而确定保护活动是否有效。TNC目前正在应用生物声学技术，以确定旨在保护加里曼丹岛野生动物的最佳森林管理方法，并判断巴布亚新几内亚土地利用计划的生态保护效果。

精准农业：省钱又省水

无人机用多光谱相机拍摄的玉米地。©TNC（Jon Fisher）

在世界上许多地方，农民用灌溉法来培育作物，尽管这种方法有助于在较干旱地区进行粮食生产，但也造成了水资源的严重浪费。在灌溉的过程中，大量的水流失到土壤里，或被浪费在一些并没有种植作物的区域。通常情况下，农场在分配水（或化肥和杀虫剂）时以农田为单位，为每个单位配置等量资源。但各片农田的状况会有较大差异，因此许多资源最终会被浪费掉。

为了降低耕种成本，减少农业投入，越来越多的农民们将目光转向了精准农业。将无人机、计算机应用、传感器等技术组合在一起后，农民们可以确定单位农田应有的资源投入。

TNC和合作伙伴们在美国乔治亚州弗林特河流域改进灌溉技术并部署精准农业所需设备，使得农民们在维持作物产量的同时节省了数十亿加仑的水。这些多出来的水将被用于维持野生动植物的生存，本地鱼类物种与濒临灭绝的淡水贻贝将因此获益。此外，在全球闻名的鳟鱼栖息地爱达荷州的银溪（Silver Creek）附近，TNC与酒水生产商米勒康胜（MillerCoors）合作，为当地农场安装新的洒水装置、喷嘴和电脑控制的灌溉系统。通过这些设备，每天可减少数百万加仑的水资源消耗。

新兴产业带来新灵感

一只患有白鼻综合症的棕色小蝙蝠被成功治愈后即将放归。

©Bat Conservation International

广阔的思路有助于解决复杂的全球性挑战。实际上，越开越多的自然保护人士正将目光转向其他领域的研究，他们还关注着新兴行业的发展，甚至会到当地的家居用品商店里寻找应对全球环境问题的办法。

比如，有一种细菌通常被用来减缓水果发霉的速度，后来它被发现同时还是蝙蝠白鼻综合症的首个克星。又比如，为了让山艾树的种子存活下来，俄勒冈州的环保人士曾想尽了办法，直到他们利用面条机做出了一种特殊的土壤混合物，用这种混合物制成的种子包衣能使山艾树的存活率提高70%。

我们对微生物的认识正不断深入，而这将为医疗保健、材料开发、环境保护等领域做出贡献。举例来说，土壤微生物可能是对付旱雀草（cheatgrass）这种极其强韧的入侵物种的最佳且唯一的办法。

有时，家门口的五金店也能产生解决生态问题的方案。利用PVC管和发电机，环保人士可以制造出流水的声音，吸引迁徙的鲱鱼进入船闸，从而让鱼群越过水坝，回到产卵地。在佛罗里达的阿帕拉契科拉河上，这个简单的方法使鲱鱼的数量在两年内从1万条增加到25万条。