干旱区生态系统阈值区的空间识别与保护规划

《Journal of Plant Ecology》：Conserving dryland biodiversity and functioning with threshold zones

　　

摘要

干旱区正日益受到气候变化和过度放牧的威胁，不断加剧的干旱化和放牧压力在突破临界水平后，可能触发生态系统结构和功能的突然、非线性转变。然而，尽管这些阈值对于预测生态崩溃至关重要，它们在很大程度上却缺失于保护规划之中。这种脱节源于阈值通常被定义为单一的断点，而非具有空间明确性、能够指导管理的区域。我们在此提出"阈值区"的概念：即生态系统属性（如生物多样性、地上生产力、土壤有机碳和土壤pH值）发生急剧转变的干旱度范围。利用内蒙古683个野外站点（包括草地和灌丛站点）的数据，涵盖43,708个物种出现记录和26,650个遥感空间点位，我们确定了两个关键区域：一个生物多样性富集区（干旱度0.50-0.57）和一个功能崩溃区（0.80-0.84），在后者中，放牧会放大由干旱化驱动的退化过程。尽管这些区域具有重要的生态学意义，但国家保护区仅涵盖了不到5%的敏感区域。基于SSP1-2.6情景的气候预测表明，到2100年阈值区将扩大两倍，主要集中在重度放牧的草地。我们的框架将理论阈值与可操作的保护策略联系起来，为在加速的全球变化下保护干旱区生物多样性和韧性提供了一条路径。

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干旱度阈值区, 干旱区生态系统, 生物多样性, 生态系统多功能性, 放牧, 国家级自然保护区