自二十世纪中叶以来，北极和亚北极地区的变暖速度远超全球平均水平，预计未来几十年仍将持续加速。这种显著的气温升高促进了该地区植被生产力的增加，表现为“绿化”现象，从而增强了其碳汇功能。然而，快速变暖同时带来了干旱、永冻土退化、火灾和昆虫爆发等多重气候压力和干扰，导致北极地区的陆生植被出现了变绿和褐变的复杂趋势，以及广泛的土地覆盖变化。这些无处不在的植被变化对碳动态、能量预算、生态稳定性和气候反馈产生了深远但不确定的影响。地球系统模型虽预测北极植物生物量和生产力未来几十年将增加，但由于对植被变化了解不足，相关不确定性显著高于全球平均水平。极地生态系统功能的长期变化不仅依赖于绿化和褐化趋势，还受到间歇性和突发性植被变化及其恢复速度的影响。因此，理解生态恢复力，即植被在何时何地容易受到气候压力和干扰的影响，并可能越过持久变化的临界点，对预测植被突变及其影响至关重要。生态恢复力反映了生态系统从扰动中恢复到平衡状态的速度，低恢复力可能导致植被更易受进一步气候扰动的影响。通过比较干旱和火灾后的植被生长、密度和组成变化，观测研究揭示了北方森林的恢复能力。然而，这些研究受限于时空覆盖，而且多数是在干扰后进行的。
全球范围内的研究表明，热带和干旱温带森林的恢复能力下降，而北极-寒带地区的恢复能力表现不一，但普遍增强。尽管现有研究的空间分辨率较低，但已证明利用滞后一年的时间自相关性评估恢复力的理论分析在测量恢复到新平衡状态的速率方面有效。这些发现对于理解驱动新出现的恢复力信号的因素以及利用遥感更好地预测植被变化及其对全球碳循环的影响至关重要。在此，作者们针对这一知识空白，重点研究了2000-2019年期间美国国家航空航天局（NASA）北极-北方脆弱性实验（ABoVE）核心区域（主要是阿拉斯加和加拿大西北部）的植被动态。本研究的目的是极地植被恢复力变化的时空模式是什么？哪些环境条件可以解释这种变化规律？在低地气候或火灾干扰前后，恢复力如何变化？
图1. 南方北方森林的植被恢复力普遍下降，而北极苔原的植被恢复力普遍增加。该地图显示了从 2000 年到 2019 年整个 ABoVE 核心领域的复原力趋势（后均值）。只有显示出显著趋势（双侧 t 检验 α = 0.05）的区域才会着色。
图2. 绿化并不总能增强植被的恢复力。a-f，外饼显示所有植被区域(a)和主要土地覆盖类型，包括常绿林(b)、落叶林(c)、灌丛(d)、草本(e)和稀疏植被(f)的恢复力显著增加（R+）、显著减少（R−）和不显著（R-ns）趋势。内饼显示显著绿化的面积分数、每个弹性趋势组内的褐变和不显著（EVI-NS）变绿趋势。
图3. 在温暖干燥、活动层深、海拔高、绿度高、土壤氮含量低的地区，植被恢复能力更容易下降。a、环境因子对植被恢复力变化方向的相对重要性。b，部分依赖图说明分类概率对前8个预测因子的响应。
图4. 土地利用类型变化（LCC）和火灾往往伴随着复原力的降低。a, 按LCC类型分组，即常绿林损失(EF.损失)、落叶林损失(DF.损失)、灌木损失(SHB.损失)、落叶林增益(DF.增益)、常绿林增益(EF.增益)、草本植物增益(HB.增益)和灌木增益 (SHB.增益)。b, 每种土地覆被类型的F（R-）的纬度变化，以0.75°为单位分组。c,d,火灾前后的 F（R-），以火灾前的土地覆被类型（c）和相应的纬度变化（d）分组。
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参考文献
Zhang, Y., Wang, J.A., Berner, L.T. et al. Warming and disturbances affect Arctic-boreal vegetation resilience across northwestern North America. Nat Ecol Evol (2024). https://doi.org/10.1038/s41559-024-02551-0
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