近幾十年來(lái)，在氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)的雙重干擾下，全球濕地的損失和功能退化速率遠大于其它自然生態(tài)系統，嚴重影響了區域生態(tài)環(huán)境和可持續發(fā)展。為服務(wù)國家生態(tài)文明建設需求，維持濕地可持續發(fā)展，急需開(kāi)展濕地保護和恢復的基礎理論及關(guān)鍵技術(shù)研究工作。從濕地生態(tài)恢復目標的制定方法上看，由于缺乏對濕地彈性和適應性循環(huán)的深入了解，目前常用的歷史記錄法、參考點(diǎn)法等通常把系統受到擾動(dòng)之前的生態(tài)特征設定為恢復參考目標，導致恢復所需成本過(guò)高、周期過(guò)長(cháng)。

　　為探索是否可以利用濕地沉積記錄揭示生態(tài)系統的彈性和適應性循環(huán)機制并指導制定濕地恢復目標，中國科學(xué)院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所濕地演化與生態(tài)功能學(xué)科組的科研人員們利用一個(gè)退化的濕地(洪河濕地)和一個(gè)在近十幾年來(lái)逐漸消失的濕地(申家店濕地)，選取耐受性較強的植被群落和硅藻群落等慢變量(slow variables)，評估其在近百年來(lái)人類(lèi)活動(dòng)脅迫下表現出的彈性特征和適應性循環(huán)過(guò)程。分析發(fā)現，上個(gè)世紀70年代末，植被群落和硅藻群落在嚴重人類(lèi)活動(dòng)的干擾下逐漸從喜濕物種轉變?yōu)榱讼哺晌锓N。基于STARS計算和F統計等識別穩態(tài)轉換早期信號的方法，發(fā)現濕地在1990年前后發(fā)生了穩態(tài)轉換(圖1)。濕地排干和地下水的過(guò)度使用等人類(lèi)活動(dòng)是造成洪河和申家店濕地發(fā)生穩態(tài)轉換的主要原因。

圖1 申家店和洪河濕地在嚴重人類(lèi)活動(dòng)干擾下的穩態(tài)轉換

　　基于濕地生態(tài)系統慢變量的變化和穩態(tài)轉換的時(shí)間，可以判斷出三江平原濕地生態(tài)系統在70年代末之前是處于適應性循環(huán)的保持(conservation)階段，70年代末至1990年處于釋放(release)階段，1990年以后則處于重組(reorganization)階段，從貧營(yíng)養-喜濕的一個(gè)狀態(tài)轉變?yōu)榱烁粻I(yíng)養-喜干的一個(gè)狀態(tài)(圖2)。生態(tài)系統在保持階段早期具有較高的彈性力和穩定的狀態(tài)，盡管生態(tài)系統已遭受輕微的人類(lèi)活動(dòng)干擾，這個(gè)階段的生態(tài)特征仍可以作為濕地恢復的參考基準。相比以生態(tài)系統受到擾動(dòng)之前的生態(tài)特征作為恢復目標，這個(gè)方法更加的經(jīng)濟、合理，恢復后的濕地生態(tài)系統功能也更加穩定。

圖2 生態(tài)系統的適應性循環(huán)及生態(tài)功能的下降

　　相關(guān)論文發(fā)表在國際期刊Earth’s future上，本研究由東北地理所畢業(yè)生劉漢向為論文第一作者，并與高傳宇副研究員和王國平研究員共同完成。本研究得到了國家自然科學(xué)基金項目(No. 42001081. 42171103)，中國博士后科學(xué)基金項目(No. 2020M680694)，中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )項目(No. 2020235)以及中國科學(xué)院特別研究助理項目的聯(lián)合資助。

　　論文信息如下：

　　Hanxiang Liu, Chuanyu Gao*, Guoping Wang*. Considering the adaptive cycle and resilience of the ecosystem to define reference conditions for wetland restoration. Earth’s Future (2022), 10. e2021EF002419. https://doi.org/10.1029/2021EF002419