
近日,在北京林业大学建校73周年之际,该校于强教授团队联合来自全球28个国家126个机构的177名研究人员的最新研究成果以《干旱强度与持续时间的相关性加剧初级生产力损失》为题发表在Science上。这是学校成立以来第一篇官方科学论文。研究发现,随着干旱强度和持续时间的增加,草地和灌木丛生态系统从逐渐适应转变为生产力迅速下降。
论文的第一张图片
关于干旱持续时间和强度如何影响陆地生态系统,以往的研究主要集中在特定区域,全球影响尚不清楚。这项研究在全球范围内为这个问题提供了第一个系统的答案。
为此,通过国际干旱网络实验,科研人员使用了统一的药物ht处理实验在覆盖全球6大洲的74个草灌生态系统中连续3-4年模拟干旱(图1),并采用一致的指标体系和测量方法。在有效解决以往实验数据缺乏可比性的问题的同时,研究人员系统量化了干旱强度和持续时间对表土生产力的综合影响。
图1:全球实验点分布图
“我们发现,生态系统总体上表现出了一定的‘适应’多年干旱的能力,但当干旱达到极端水平(即百年一遇或更严重)时,这种适应能力就不再存在。连续四年的严重干旱导致生态系统损失比第一年增加约 2.5 倍(图 2)。生态系统可能会经历根本性的转变——从维持低水平的干旱 长期干旱使生产函数急剧下降严重干旱条件下的生产力。
图 2:中度和重度干旱持续时间对生产力响应的影响
该研究首次系统揭示了全球范围内的干旱强度与持续时间的关系,打破了干旱生态学领域长期以来独立考虑两者的研究局限性,解决了全球气候变化研究中“生态系统功能变化的强度和持续时间有多强、多长时间”的基础科学问题。严重干旱会使生态系统从适应状态走向崩溃状态的发现具有警示作用,即严重干旱会破坏生态平衡,导致生态系统破坏的风险突然增加。我们需要警惕连年干旱可能引发的灾难性突变,提前调整生态应对策略。研究结果不仅有助于预测陆地的反应气候变化背景下生态系统对干旱的影响,也为草原和灌丛生态系统适应性管理、碳汇评估、灾害预防等政策制定提供科学依据。
据悉,科罗拉多州立大学于强教授、Timothy Ohlert博士和Melinda Smith教授为该论文的共同作者,Timothy Ohlert博士和Melinda Smith教授为该论文的共同第一作者。
论文相关信息:https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads8144
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