高寒生态系统脆弱性及其对气候变化和人类活动的响应

了解陆地生态系统的脆弱性和基本机制是适应和减轻全球气候变化影响的决策基础。生态系统的脆弱性可以通过生产力对气候变化的敏感性和适应性进行量化。采用1982—2018年青海省境内基于遥感的现实净初级生产力（NPPR）和气候驱动的潜在净初级生产力（NPPC），量化了高寒生态系统的敏感性（Sensitivity）、适应性（Adaptability）和脆弱性（Vulnerability）。然后探讨了生态系统脆弱性的时空变化，并分别从人类活动和气候变化的影响方面分析了其基本机制。结果表明：（1）基于NPPR和NPPC的生态系统脆弱性在空间上呈现出中度脆弱的模式，脆弱性从东南向西北由不脆弱依次递增到极度脆弱等级。（2）耕地的脆弱性较低，基于NPPR和NPPC的指数分别为-1.31和-0.93，这是由于其适应水平较高而敏感性较低；森林次之，指数为-1.18（NPPR）和-1.06（NPPC）；草原的指数为-0.17（NPPR）和-0.17（NPPC）；而荒漠的脆弱性较高，指数为0.77（NPPR）和0.78（NPPC），这是由于其敏感性较高，适应性较低。（3）基于NPPR的高寒草地的脆弱性有两个温度阈值（-2.2±0.8）℃和（5.5±0.8）℃，一个降水阈值（387±45.6）mm，两个干旱指数阈值为（14.2±20.2）和（78.2±20.2）。而基于NPPC的脆弱性也发现了同样的阈值，并且数值相似。阈值表明最佳气候条件下，生态系统将具有较高的适应性和较低的敏感性，即较低的脆弱性。但如果气温较低或较高，或者降水较低，生态系统的脆弱性将会更高。（4）人类活动对东部地区生态系统的脆弱性产生了强烈的影响，但就整个青海省的生态系统而言，这些影响在区域平均水平上较小。这项研究表明，在高寒脆弱的生态系统中，气候条件决定了脆弱性在空间上的分布情况，这应该被视为生态保护决策的理论基础。此外，本研究发现的阈值将为生态系统生态学提供一个案例研究，并应在世界各地的脆弱生态系统中广泛探索。