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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
目的：理論表明，隨著生態系統接近政權轉變，它們從擾動中恢復的速度變得越來越慢。這種現象稱為臨界減速 [CSD]，會導致生態狀態變數的空間和時間特徵，從而可能提供政權轉變的早期指標。使用時間動力學的指標已在實驗室微觀世界和其他混合良好的系統中得到了經驗驗證，但由於相對缺乏高分辨率數據和實驗操作困難，在大空間尺度上對政權轉移的空間指標的測試很少見。在這裡，我們使用塞倫蓋蒂-馬拉草原-林地系統的大規模現場數據測試基於 CSD 的空間指標的理論預測。地點：坦尚尼亞和肯亞塞倫蓋蒂-馬拉生態系。時間段：2000年 研究的主要類群：植被 方法：我們使用空間換時間替代方法來實證檢驗基於 CSD 的空間指標的有效性，即我們沿著生態狀態的空間[代替時間]梯度計算指標。首先，我們使用植被動態模型來確定我們的空間換時間替代方法是否合適。然後，我們使用塞倫蓋蒂-馬拉生態系統的高解析度空間植被 [30 m] 和降雨量 [2.5 km] 數據測試了基於 CSD 的空間指標。結果：我們的模型預測基於 CSD 的指標沿著替代植被狀態的空間梯度增加。實證分析表明，草原和林地是塞倫蓋蒂-馬拉生態系統中的替代穩定狀態，降雨是這些狀態之間轉變的潛在驅動因素之一。我們發現，CSD 的四個指數顯示了理論上預期的沿著草地到林地的空間梯度的增長趨勢：空間方差、空間偏度、lag-1 的空間相關性和低頻的空間頻譜。主要結論：我們的結果表明，基於 CSD 的空間指標可以提供大規模生態系統關鍵轉變的早期預警訊號。