澳大利亚生态水文适应研究：气候变化下干旱与变暖生态系统的管理框架与战略

本研究针对澳大利亚作为全球最干旱且降雨变异性极高的大陆，面临气候变化下水可用性改变的严峻挑战，系统探讨了生态水文适应策略。研究人员通过综述澳大利亚多样化的生态系统及其对水分的依赖性，分析了水资源变化的驱动因素及其生态后果，提出了一种分层级的适应性管理框架，包括保护避难所、管理生态系统结构、调控水文过程及实施物种迁移等措施，并结合案例研究验证了这些策略的有效性。该研究为全球中纬度地区干旱化趋势下的生态系统管理提供了重要理论和实践指导，对维护生物多样性和水资源可持续性具有深远意义。

　　

澳大利亚是全球有人居住的大陆中最干旱的，同时也是全球降雨变异性最显著的地区，却拥有丰富多样且高度特有的生态系统。与世界许多地区不同，澳大利亚生态系统的生产力和分布主要受水分可用性而非温度的控制。尽管降雨多变，澳大利亚的生态系统表现出对水分变化的显著韧性。然而，在气候变化的背景下，这种韧性的极限正受到越来越多的关注，连续发生的极端事件减少了生态系统的恢复机会。

在此背景下，研究人员在《Journal of Hydrology: Regional Studies》上发表了这项研究，旨在系统阐述澳大利亚生态系统的生态水文适应策略，为减缓气候变化引起的水文驱动型生态系统变化提供管理和研究框架。研究强调了水可用性变化对生态系统的多重胁迫，可能改变其分布、密度、组成及其与水文循环的相互作用，进而威胁澳大利亚的水资源、生态系统和农业生产力，影响繁荣和人类福祉。

为开展此项综述研究，作者团队综合分析了大量已有文献、案例研究和长期监测数据，涵盖了从热带到南极的19个重点生态系统。研究利用了国际自然保护联盟(IUCN)的生态系统分类、澳大利亚地下水依赖生态系统(Groundwater Dependent Ecosystems, GDE)图集、生物气候(BIOCLIM)模型预测以及遥感与实地观测数据，评估了不同生态系统对水文变化的脆弱性，并系统梳理了已实施的各种管理干预措施的效果。

研究结果通过几个主要部分呈现：

澳大利亚的生态系统

澳大利亚大陆广阔，包含6个主要的柯本-盖格(Koppen-Geiger)气候带和16种不同的降雨气候类型，拥有国际自然保护联盟(IUCN)定义的110个功能生态系统组中的66个。其生态系统表现出高度的特有性，46%的鸟类、69%的哺乳动物、94%的两栖动物和93%的爬行动物为澳大利亚特有。然而，这些生态系统面临着土地清理和气候变化的严重威胁，澳大利亚是世界野生动物基金会认定的唯一一个发达国家中的森林砍伐热点地区。气候变化通过干旱和火灾加剧了这些威胁，例如在2019-2020年的“黑色夏季”，澳大利亚21%的温带阔叶林面积被烧毁。

变化的水可用性对澳大利亚生态系统构成的威胁

水可用性的变化源于气候驱动因素（如ENSO厄尔尼诺-南方振荡、IOD印度洋偶极子、SAM南方环状模、ITCZ热带辐合带）、土地管理（如过度放牧、植被清理）和水资源管理（如筑坝、地下水抽取）。这些变化导致了生态系统水文功能的近端改变，表现为干旱、火灾、盐碱化和侵蚀等症状。

生态水文适应：响应的层级

研究提出了一个适应策略的层级结构，从低风险、低成本的“不作为”和“识别与保护避难所”，到更积极和资源密集的“管理生态系统需求”、“管理生态系统水文”，直至最高风险的“异地保护与迁移”。

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  不作为： 简单的生物地理分析表明，到2100年，气候变化可能导致澳大利亚大面积的稀树草原和农田的适宜性丧失，其中大部分变化归因于降雨气候学的改变。

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  识别与保护避难所： 避难所是物种或生态系统在周围区域因气候变化而无法持续时能够存活的区域。地下水依赖生态系统(GDE)因其对气候变化的响应较慢，是潜在的水文避难所。澳大利亚国家地下水依赖生态系统图集是识别此类避难所的重要工具。

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  管理生态系统需求： 通过改变生态系统的结构、密度或组成来管理其水分需求。例如，生态疏伐（如西澳大利亚Yarragil流域的案例）可以减少林分水平的蒸腾，增加地下水和径流，并提高森林对干旱的抵抗力。规定的火烧和调整物种组成（如气候验证溯源）也是潜在策略。

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  管理生态系统水文： 通过工程措施直接改变水文状况。例如，大自流盆地的钻孔封堵计划部分恢复了含水层压力，使湿地得以恢复。其他例子包括默里河的盐分拦截计划、为城市树木提供补充供水的城市雨水 diversions，以及为西部沼泽龟管理栖息地水文。

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  异地保护与迁移： 当原位保护不可行时，采取植物苗圃、种子库、基因 banking 以及辅助迁地等措施。这些措施通常针对高价值的特定物种。

知识差距与研究议程

研究指出了实现生态水文适应性战略的几个关键知识差距：需要更好地识别适应机会、理解生态系统对干预的响应、评估干预措施对持续气候变化的稳健性，以及确定何时、何地及如何适应。研究人员呼吁生态系统科学家、保护科学家、社会科学家和水文学家之间加强合作，以开发共同的语言和框架。

研究的结论部分强调，澳大利亚独特的水分驱动型、气候脆弱性生态系统为制定和测试生态水文适应方法提供了一个极好的试验场。所提出的适应措施层级结构是一个通用的框架，可用于全球任何面临干旱化趋势的中纬度地区。然而，作者也承认，其中一些措施可能不受公众欢迎或在科学界存在争议。他们并非特定策略的倡导者，而是支持基于证据的努力，以在快速气候变化面前保护生物多样性和澳大利亚的景观。这项研究的意义在于为全球范围内的生态系统管理者和政策制定者提供了一个系统的思路和行动框架，以应对日益严峻的气候变化挑战，保护珍贵的水资源和生物多样性。