巨大的生态系统可能在不到50年的时间内崩溃

巨大的生态系统可能在不到50年的时间内崩溃 亚马逊(左)可能有一天看起来更像塞伦盖蒂(右)。 世界级照片/ GTS Productions / Shutterstock

我们知道,处于压力之下的生态系统可能会迅速崩溃成一个完全不同的事物。 原始湖泊的清澈水可以在几个月内变成藻绿色。 在炎热的夏天,五彩缤纷的珊瑚礁很快就会变得漂白和贫瘠。 而且,如果热带森林因砍伐森林而使冠层大大减少,那么湿度的损失会导致向稀少的稀树草原转移。

我们知道这是有可能发生的,因为这种变化已经被广泛观察到。 但是我们的研究结果已经发表在了杂志上 自然通讯,表明生态系统的大小很重要。 一旦触发了“临界点”,大型生态系统的崩溃速度可能会比我们想象的要快得多。 这一发现对我们星球的运转具有令人担忧的影响。

我们首先想知道生态系统的规模可能会如何影响这些变化发生的时间(生态学家称它们为“政权转移”)。 预期大型生态系统的迁移速度要比小型生态系统慢得多。 如果是这样,那么湖泊,珊瑚,渔业和森林的轮班时间和规模之间的关系是否相同?

我们首先分析科学家已经观察到的大约40种政权转移的数据。 大小不一,从北美的小池塘到博茨瓦纳的热带草原,纽芬兰渔业和黑海水生生态系统。

巨大的生态系统可能在不到50年的时间内崩溃 像白鲸一样的鱼曾经统治过黑海,但是他们的统治以仅仅40年的生态崩溃而告终。 亚历山大

我们发现,由于压力在远距离和时滞上的分散,较大的生态系统确实比小系统需要更长的时间才能崩溃。 这种关系似乎确实存在于不同类型的生态系统中:湖泊比池塘花费的时间更长,森林比小灌木林花费的时间更长,依此类推。

但是真正引人注意的是,大型系统的迁移速度相对较快。 一个比另一个森林大100倍的森林,倒塌所需的时间不会长100倍-实际上,倒塌的速度要快得多。 这是一个非常深刻的发现,因为这意味着已经存在了数千年的大型生态系统可能会在不到50年的时间内崩溃。 我们的平均估计表明,加勒比珊瑚礁可能仅在15年内就会崩溃,整个亚马逊雨林可能仅在49年内崩溃。

巨大的生态系统可能在不到50年的时间内崩溃 现实世界的观察(实线)预测大型生态系统的崩溃速度将比简单的线性关系(虚线)所预测的快。 亲爱的等, 作者提供

是什么解释了这种现象? 为了找出答案,我们运行了五个计算机模型来模拟诸如掠食和食草(例如:狼,绵羊和草原)或社交网络(口音如何在整个社会中传播)之类的东西。 这些模型支持数据,因为大型系统崩溃的速度比小型系统要快。

但是,这些模型也提供了进一步的见解。 例如,大型生态系统通常具有相对更多的物种和栖息地,这些物种和栖息地以连通的隔间或子系统的形式存在。 这种增强的“模块化”实际上使系统对压力和崩溃具有更大的弹性,就像船上的水密舱室可以防止船体破损而下沉。

但是,自相矛盾的是,相同的模块化似乎允许一旦崩溃开始,高度紧张的系统就能更快地瓦解。 而且由于大型系统的模块化程度较高,因此崩溃速度也相对较快。

这些散乱的影响应该增加人们对大火对亚马逊对气候变化的长期适应力的影响,或者由于现有大火引发进一步大火而引起的澳大利亚近期丛林大火迅速蔓延的担忧。 我们发现的唯一好处是,生态系统已被管理为替代制度,例如人造农业景观。 这些现在的模块化程度要低得多,因此面对气候变化或其他压力时可能会经历相对缓慢的过渡。

消息是鲜明的。 人类现在需要为生态系统的变化做准备,这种变化的速度要比我们以前通过传统的线性世界观所设想的更快。 一旦触发了引爆点,像亚马逊雨林或加勒比珊瑚礁这样的大型标志性生态系统很可能在相对短的几年和几十年的“人类时间尺度”内崩溃。 我们的发现是制止将生态系统推向极限的环境破坏的另一个原因。

关于作者

自然地理学教授John Dearing, 南安普敦大学; 发展,环境与政策中心博士后研究员Greg Cooper, SOAS,伦敦大学以及环境地理高级讲师Simon Willcock, 班戈大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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