東北地理所在濕地彈性和適應性循環指導恢復目標構建上取得進展
近幾十年來，在氣候變化和人類活動的雙重干擾下，全球濕地的損失和功能退化速率遠大于其它自然生態系統，嚴重影響了區域生態環境和可持續發展。為服務國家生態文明建設需求，維持濕地可持續發展，急需開展濕地保護和恢復的基礎理論及關鍵技術研究工作。從濕地生態恢復目標的制定方法上看，由于缺乏對濕地彈性和適應性循環的深入了解，目前常用的歷史記錄法、參考點法等通常把系統受到擾動之前的生態特征設定為恢復參考目標，導致恢復所需成本過高、周期過長。
為探索是否可以利用濕地沉積記錄揭示生態系統的彈性和適應性循環機制并指導制定濕地恢復目標，中國科學院東北地理與農業生態研究所濕地演化與生態功能學科組的科研人員們利用一個退化的濕地(洪河濕地)和一個在近十幾年來逐漸消失的濕地(申家店濕地)，選取耐受性較強的植被群落和硅藻群落等慢變量(slow variables)，評估其在近百年來人類活動脅迫下表現出的彈性特征和適應性循環過程。分析發現，上個世紀70年代末，植被群落和硅藻群落在嚴重人類活動的干擾下逐漸從喜濕物種轉變為了喜干物種。基于STARS計算和F統計等識別穩態轉換早期信號的方法，發現濕地在1990年前后發生了穩態轉換(圖1)。濕地排干和地下水的過度使用等人類活動是造成洪河和申家店濕地發生穩態轉換的主要原因。
圖1 申家店和洪河濕地在嚴重人類活動干擾下的穩態轉換
基于濕地生態系統慢變量的變化和穩態轉換的時間，可以判斷出三江平原濕地生態系統在70年代末之前是處于適應性循環的保持(conservation)階段，70年代末至1990年處于釋放(release)階段，1990年以后則處于重組(reorganization)階段，從貧營養-喜濕的一個狀態轉變為了富營養-喜干的一個狀態(圖2)。生態系統在保持階段早期具有較高的彈性力和穩定的狀態，盡管生態系統已遭受輕微的人類活動干擾，這個階段的生態特征仍可以作為濕地恢復的參考基準。相比以生態系統受到擾動之前的生態特征作為恢復目標，這個方法更加的經濟、合理，恢復后的濕地生態系統功能也更加穩定。
圖2 生態系統的適應性循環及生態功能的下降
相關論文發表在國際期刊Earth’s future上，本研究由東北地理所畢業生劉漢向為論文第一作者，并與高傳宇副研究員和王國平研究員共同完成。本研究得到了國家自然科學基金項目(No. 42001081. 42171103)，中國博士后科學基金項目(No. 2020M680694)，中國科學院青年創新促進會項目(No. 2020235)以及中國科學院特別研究助理項目的聯合資助。
論文信息如下：
Hanxiang Liu, Chuanyu Gao*, Guoping Wang*. Considering the adaptive cycle and resilience of the ecosystem to define reference conditions for wetland restoration. Earth’s Future (2022), 10. e2021EF002419. https://doi.org/10.1029/2021EF002419
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