半干旱灌丛地带单一火灾事件驱动外来禾草入侵导致生物多样性丧失

这篇研究揭示了美国大盆地地区半干旱灌丛生态系统中，外来一年生禾草入侵与火灾形成的"禾草-火灾循环"（grass-fire cycle）如何导致生态系统转型。通过构建32年火烧时序序列（chronosequence），研究者发现单一火灾事件即可显著降低本地植物多样性（native diversity），且多年生草本覆盖度（perennial herbaceous cover）与一年生禾草覆盖度（annual grass cover）呈负相关。研究为理解脉冲干扰（pulse disturbance）与持续干扰（press disturbance）的协同作用提供了新视角。

　　

Highlight
研究区域
本研究在面积达36,000 km²的内华达州北部地区开展。该区域属典型的大陆性气候，夏季炎热干燥（7月均温22±0.5°C），冬季寒冷湿润（12月均温-1±0.5°C）。年均降水量266±46 mm，主要集中于11月至次年5月（PRISM Climate Group数据）。

火灾与火烧时间对功能群组成和多样性的影响
单一火灾事件显著改变了所有植物功能群（plant functional groups）的组成（图2）。火烧地点的年生物种（annual species）、一年生草本（annual forbs）和总草本植物覆盖度显著高于未火烧对照点，而灌木（shrubs）、多年生禾草（perennial grasses）等多年生植物在未火烧区更占优势。值得注意的是，功能群组成与火烧后时间（TSF）无显著相关性，暗示生态系统可能已进入稳定替代状态（alternative stable state）。

讨论
野火正将历史上罕发火灾的低海拔怀俄明山艾树（A. t. wyomingensis）生态系统转变为频繁燃烧的外来一年生禾草主导的草原。虽然传统认为重复火灾（repeated fires）是维持这种状态的主因，但我们的研究表明：单一火灾事件就足以通过脉冲干扰（pulse disturbance）消除灌木覆盖，并通过持续干扰（press disturbance）机制（如一年生禾草竞争）阻止生态系统恢复。这种"点火效应"（ignition effect）与气候变化产生的干旱胁迫（drought stress）形成正反馈循环。

Conclusion
野火正在不可逆地改变低海拔A. t. wyomingensis生态系统。研究发现这些被视为静态的外来植物群落实则存在动态分异：一年生禾草（如B. tectorum）与一年生杂类草（annual forbs）会沿放牧强度（grazing intensity）和地形梯度（topographic gradient）形成不同组合。这为生态恢复提供了新思路——针对不同次生群落类型（alternative states）应采取差异化管理策略。