因全球气候变化加剧而改变的降水格局,不仅可对陆地生态系统的结构和功能产生直接影响,而且这些影响在降水变化结束后可能会持续存在,形成降水遗留效应。遗留效应导致的生态系统对降水变化的响应时滞,可能会导致降水变化的影响被低估或高估。其特征及变化规律的定量测评是未来预估气候变化影响的关键。然而,对降水遗留的更广泛理解才刚刚开始,尚未能准确量化其影响,以辅助更深入的气候变化研究。
因此,本综述旨在综合现有关于降水变化遗留效应的文献,阐明其性质、特征、驱动因素及其影响,从而推动该研究领域的进一步发展。首先,我们强调了降水遗留效应是由生态系统中响应历史降水变化的信息和/或物质所承载塑造,并且这些遗留载体的特性(内在因素)与降水变化的格局(外在因素)共同决定着降水遗留的效应特征。降水遗留效应的特征包括大小、方向和时空变异等,需对应降水变化前、变化中、变化后和再次变化的时间序列来分析,以实现全方位且动态化地分析对降水遗留效应对降水变化总体影响的独特贡献。随后,我们从物种、群落和生态系统的水平逐级介绍了降水遗留效应的潜在形成机制,并说明了不同生态水平驱动机制间的联系。最后,我们基于生态系统稳定性债务的视角,提出了降水遗留效应在未来全球气候变化研究中的可能应用,为研究降水变化对生态系统的影响提供了理论基础。本文剖析和理解降水遗留效应的思路和方法,将有助于指导降水变化影响的区域评估和揭示陆地生态系统长期响应降水变化的机制,进而有利于制定有效的气候变化适应和减缓战略。
该成果于2024年12月17日以Legacy effects of precipitation change: Theories, dynamics, and applications为题,在线发表在环境科学与生态学领域期刊Journal of Environmental Management (IF = 8.0)上。西北研究院生态与农业研究室奈曼沙漠化研究站胡鸿姣博士研究生为本文第一作者,刘新平研究员为通讯作者。该研究获内蒙古自治区防沙治沙科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目(2024JBGS0005)、中国科学院西北生态环境资源研究院自主部署项目(E355050801)、中国科学院科技扶贫项目(KFJ-FP-202104)和内蒙古自治区科技计划项目(2022YFHH0063)的共同资助。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.123729
图1 降水量变化与遗留效应大小和方向的可能函数关系
图2 降水遗留效应的消退和累积
图3 不同生态水平上遗留效应的载体。为简单起见,仅以草本植物为例