【PNAS】首次国际干旱实验！极端干旱对全球草地和灌丛生态系统的影响被严重低估
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阅读： 2024/2/1 9:39:10
近日，《PNAS》杂志以题“Extreme drought impacts have been underestimated in grasslands and shrublands globally”发表了由科罗拉多州立大学Melinda Smith教授组织和领导的一项总共有170多名科研人员参与的全球研究，该研究收集了全球草原和灌木生态系统的干旱数据，被称为国际干旱实验，结果表明极端干旱对草原和灌木地的影响被大大低估。这是首次进行如此广泛的实验，对这些重要生态系统中植物生产力的潜在损失产生统一的认识。
草原和灌木覆盖了全球30%到40%的面积，经常出现降水不足。这意味着它们更容易受到气候变化的影响。气候变化正在增加全球短期(~1年)干旱事件的频率和严重程度，这是最常见的干旱持续时间。然而，干旱加剧对生态系统功能的影响仍然没有得到很好的解决。这在一定程度上是由于生态学家在研究干旱、所研究干旱的严重程度和持续时间的变化、以及可以调节干旱影响的植被、土壤和气候属性的生态系统之间的差异等方面采用了广泛不同的方法。为了克服这些问题，更好地识别调节干旱响应的因素，我们使用协调分布式实验来量化短期干旱对草地和灌丛生态系统的影响。通过标准化的方法，我们在六大洲的100个地点实施了一年的干旱（图1）。
图1 本研究中全球100个草地(绿色圆圈)和灌木地(棕色三角形)位点及实验设置
研究结果表明，在经历统计极端干旱(每100年发生1次)的地点，基础生态系统功能-地上净初级生产(ANPP)的损失比那些名义干旱(历史上更常见)的地点(分别为35%和21%)高出60%。一年极端干旱导致的关键碳循环过程的减少，大大超过了此前报道的草原和灌木地的损失。该全球实验还揭示了干旱响应的高度变异性，但在干旱生态系统和植物物种较少的生态系统中，ANPP的相对减少幅度更大。因此极端干旱可能会大大减缓草原和灌木地的碳固存，超过了过去的荟萃分析和实验的预测。总体而言，我们的研究结果以前所未有的严谨性表明，干旱的严重程度是决定生态系统反应的最一致和最重要的因素，干旱和多样性较少的地区可能最容易受到极端干旱的影响。
最后，生态系统对短期极端干旱的反应范围从高度抵抗到高度脆弱的根本原因仍未得到解决。我们的全球分布和标准化干旱实验结果表明，很少或没有证据表明，通常被认为是驱动生态系统对干旱响应变化的关键因素:MAP的CV、前一年的降水、土壤质地和禾草类植物的比例。然而，我们发现MAP/干旱和植物物种丰富度至少可以部分预测ANPP对极端干旱的响应。如果传统上调用的变量不能解释对干旱加剧的反应中的大多数跨站点变化，我们必须重新考虑我们的测量和实验，以使我们能够确定其他未被探索的因素。了解短期和长期干旱脆弱性差异的决定因素，将有助于深入了解生态系统在未来的缓解潜力和适应能力，在未来，今天的极端天气将成为常态，而不是例外。
图2 ANPP对100个IDE站点标准化1年干旱的响应
图3 干旱严重程度与干旱响应的关系
原文链接 ：https://doi.org/10.1073/pnas.2309881120
来源： 全球变化与碳氮循环
原标题：首次国际干旱实验！极端干旱对全球草地和灌丛生态系统的影响被严重低估
来源：中国绿色时报社
转自：“iPlants”微信公众号
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