Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thay đổi lâu dài trong cộng đồng thực vật thủy sinh nước ngọt sau hạn hán cực đoan
Tóm tắt
Các giai đoạn khô hạn kéo dài trên đồng bằng ngập lũ đang ngày càng trở nên phổ biến do các đợt hạn hán nghiêm trọng và tác động của việc điều tiết dòng sông. Bằng việc sử dụng dữ liệu giám sát lâu dài, chúng tôi đã đánh giá những thay đổi trong cấu trúc và thành phần cộng đồng thực vật nước ngọt trước (2000–2002) và sau (2010–2013) một giai đoạn khô hạn kéo dài đã khiến hai vùng đất ngập nước trước đây ổn định và ba vùng đất ngập nước theo mùa ở miền đông nam Australia duy trì trong trạng thái khô liên tục trong khoảng thời gian từ 4,7 đến 9,4 năm. Thành phần và cấu trúc cộng đồng thực vật đã thay đổi đáng kể giữa giai đoạn trước và sau khô ở tất cả các vùng đất ngập nước. Những thay đổi này đặc trưng bởi sự giảm đáng kể tỷ lệ che phủ của các loài thủy sinh và sự mất mát của các loài thủy sinh trước đây đã thống trị—đặc biệt là các loài thân thảo lâu năm, Eleocharis acuta R.Br. và E. sphacelata R.Br., cùng với giống cỏ thủy sinh, Pseudoraphis spinescens (R.Br.) Vickery. Một số khu vực nhỏ của E. acuta bắt đầu được phục hồi lại trong năm thứ hai và thứ ba của quá trình tái làm đầy đất ngập nước, trong khi E. sphacelata và P. spinescens không phục hồi và tỷ lệ che phủ của các loài thủy sinh tổng thể vẫn còn dưới mức của giai đoạn 2000–2002 trong suốt thời gian từ 2010 đến 2013. Những kết quả này cung cấp sự hỗ trợ thực nghiệm cho hiểu biết của chúng tôi về động lực và khả năng phục hồi của đồng bằng ngập lũ, đặc biệt là việc mất đi các loài thủy sinh lâu năm thống trị và sự hình thành của các loài hàng năm cơ hội theo sau thời kỳ khô hạn kéo dài của đất ngập nước.
Từ khóa
#đồng bằng ngập lũ #thực vật thủy sinh #khô hạn giai đoạn kéo dài #phục hồi cộng đồng thực vật #AustraliaTài liệu tham khảo
Aghakouchak, A., D. Feldman, M. J. Stewardson, J. D. Saphores, S. Grant & B. Sanders, 2014. Australia’s drought: lessons for California. Science 343: 1430–1431.
Alexander, P., D. L. Nielsen & D. Nias, 2008. Response of wetland plant communities to inundation within floodplain landscapes. Ecological Management and Restoration 9: 187–195.
Amiaud, B. & B. Touzard, 2004. The relationships between soil seed bank, aboveground vegetation and disturbances in old embanked marshlands of western France. Flora 199: 25–35.
Anderson, M. J., 2005. Permutational Multivariate Analysis of Variance. Department of Statistics, University of Auckland, Auckland.
Anderson, M. J., R. N. Gorley & K. R. Clarke, 2008. Permanova+ for Primer: Guide to Software and Statistical Methods. PRIMER-E, Plymouth.
Australian Bureau of Meteorology, 2016. Climate data online. Australian Government. http://www.bom.gov.au/climate/data/. Accessed Mar 12, 2016.
Beisner, B. E., D. T. Haydon & K. Cuddington, 2003. Alternative stable states in ecology. Frontiers in Ecology and the Environment 1: 376–382.
Bino, G., S. A. Sisson, R. T. Kingsford, R. F. Thomas & S. Bowen, 2015. Developing state and transition models of floodplain vegetation dynamics as a tool for conservation decision-making: a case study of the Macquarie Marshes Ramsar wetland. Journal of Applied Ecology 52: 654–664.
Blindow, I., G. Andersson, A. Hargeby & S. Johansson, 1993. Long-term pattern of alternative stable states in two shallow eutrophic lakes. Freshwater Biology 30: 159–167.
Boedeltje, G., J. P. Bakker, R. M. Bekker, J. M. Van Groenendael & M. Soesbergen, 2003. Plant dispersal in a lowland stream in relation to occurrence and three specific life-history traits of the species in the species pool. Journal of Ecology 91: 855–866.
Bren, L. J., 1992. Tree invasion of an intermittent wetland in relation to changes in the flooding frequency of the River Murray, Australia. Australian Journal of Ecology 17: 395–408.
Brock, M. A., 2011. Persistence of seed banks in Australian temporary wetlands. Freshwater Biology 56: 1312–1327.
Brock, M. & M. Casanova, 1997. Plant life at the edge of wetlands: ecological responses to wetting and drying patterns. In Klomp, N. & I. Lunt (eds), Frontiers in Ecology: Building the Links. Elsevier Science Ltd., Oxford: 181–192.
Brock, M. A., D. L. Nielsen, R. J. Shiel, J. D. Green & J. D. Langley, 2003. Drought and aquatic community resilience: the role of eggs and seeds in sediments of temporary wetlands. Freshwater Biology 48: 1207–1218.
Capon, S. J. & M. A. Brock, 2006. Flooding, soil seed bank dynamics and vegetation resilience of a hydrologically variable desert floodplain. Freshwater Biology 51: 206–223.
Capon, S. J. & M. A. Reid, 2016. Vegetation resilience to mega-drought along a typical floodplain gradient of the southern Murray–Darling Basin, Australia. Journal of Vegetation Science 27(5): 926–937.
Capon, S. J., A. J. J. Lynch, N. Bond, B. C. Chessman, J. Davis, N. Davidson, M. Finlayson, P. A. Gell, D. Hohnberg & C. Humphrey, 2015. Regime shifts, thresholds and multiple stable states in freshwater ecosystems; a critical appraisal of the evidence. Science of the Total Environment 534: 122–130.
Carta, A., G. Bedini, J. V. Müller & R. J. Probert, 2013. Comparative seed dormancy and germination of eight annual species of ephemeral wetland vegetation in a Mediterranean climate. Plant Ecology 214: 339–349.
Chauhan, M. & B. Gopal, 2005. Vegetation structure and dynamics of a floodplain wetland along a subtropical regulated river. River Research and Applications 21: 513–534.
Chessman, B., 2003. Integrated Monitoring of Environmental Flows: State Summary Report 1998–2000. NSW Department of Infrastructure, Planning and Natural Resources, New South Wales.
Chessman, B. & L. Hardwick, 2014. Water regimes and macroinvertebrate assemblages in floodplain wetlands of the Murrumbidgee River, Australia. Wetlands 34: 661–672.
Chiew, F. H. S., W. J. Young, W. Cai & J. Teng, 2011. Current drought and future hydroclimate projections in southeast Australia and implications for water resources management. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment 25: 601–612.
Clarke, K. R. & R. M. Warwick, 2001. Changes in Marine Communities: An Approach to Statistical Analysis and Interpretation, 2nd ed. PRIMER-E, Plymouth.
Colloff, M. J. & D. S. Baldwin, 2010. Resilience of floodplain ecosystems in a semi-arid environment. The Rangeland Journal 32: 305–314.
Colloff, M. J., K. A. Ward & J. Roberts, 2014. Ecology and conservation of grassy wetlands dominated by spiny mud grass Pseudoraphis spinescens in the southern Murray-Darling Basin, Australia. Aquatic Conservation 24: 238–255.
Combroux, I., G. Bornette, N. J. Willby & C. Amoros, 2001. Regenerative strategies of aquatic plants in disturbed habitats: the role of the propagule bank. Archiv für Hydrobiologie 152: 215–235.
Côté, I. M. & E. S. Darling, 2010. Rethinking ecosystem resilience in the face of climate change. PLoS Biology 8: e1000438.
Department of Primary Industries Water, 2016. Real-time data. Department of Primary Industries Water. http://www.water.nsw.gov.au/realtime-data. Accessed June 5, 2015.
De Rosario-Martinez, H., 2015. phia: Post-Hoc Interaction Analysis. R package version 0.2–1. https://CRAN.R-project.org/package=phia.
Dijk, A. I., H. E. Beck, R. S. Crosbie, R. A. Jeu, Y. Y. Liu, G. M. Podger, B. Timbal & N. R. Viney, 2013. The Millennium Drought in southeast Australia (2001–2009): natural and human causes and implications for water resources, ecosystems, economy, and society. Water Resources Research 49: 1040–1057.
Garssen, A. G., J. T. A. Verhoeven & M. B. Soons, 2014. Effects of climate-induced increases in summer drought on riparian plant species: a meta-analysis. Freshwater Biology 59: 1052–1063.
Green, D., J. Petrovic, P. Moss & M. Burrell, 2011. Water Resources and Management Overview: Murrumbidgee Catchment. NSW Office of Water, Sydney.
Groffman, P., J. Baron, T. Blett, A. Gold, I. Goodman, L. Gunderson, B. Levinson, M. Palmer, H. Paerl, G. Peterson, N. L. Poff, D. Rejeski, J. Reynolds, M. Turner, K. Weathers & J. Wiens, 2006. Ecological thresholds: the key to successful environmental management or an important concept with no practical application? Ecosystems 9: 1–13.
Holling, C. S., 1973. Resilience and stability of ecological systems. Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics 4: 1–23.
Kandasamy, J., D. Sounthararajah, P. Sivabalan, A. Chanan, S. Vigneswaran & M. Sivapalan, 2014. Socio-hydrologic drivers of the pendulum swing between agricultural development and environmental health: a case study from Murrumbidgee River basin, Australia. Hydrology and Earth System Sciences 18: 1027–1041.
Kingsford, R. T., 2000. Ecological impacts of dams, water diversions and river management on floodplain wetlands in Australia. Austral Ecology 25: 109–127.
Kingsford, R. T., 2003. Ecological impacts and institutional and economic drivers for water resource development—a case study of the Murrumbidgee River. Australia Aquatic Ecosystem Health and Management 6: 69–79.
Kirby, M., F. Chiew, M. Mainuddin, B. Young, G. Podger & A. Close, 2013. Drought and climate change in the Murray-Darling Basin: a hydrological perspective. In Schwabe, K., J. Albiac, J. D. Connor, R. M. Hassan & L. M. González (eds), Drought in Arid and Semi-Arid Regions: A Multi-Disciplinary and Cross-Country Perspective. Springer, Netherlands: 281–299.
Lake, P. S., 2013. Resistance, resilience and restoration. Ecological Management and Restoration 14: 20–24.
Lite, S. J., K. J. Bagstad & J. C. Stromberg, 2005. Riparian plant species richness along lateral and longitudinal gradients of water stress and flood disturbance, San Pedro River, Arizona, USA. Journal of Arid Environments 63: 785–813.
McClanahan, T. R., S. D. Donner, J. A. Maynard, M. A. MacNeil, N. A. Graham, J. Maina, A. C. Baker, M. Beger, S. J. Campbell & E. S. Darling, 2012. Prioritizing key resilience indicators to support coral reef management in a changing climate. PloS ONE 7: e42884.
Nielsen, D., K. Podnar, R. J. Watts & A. L. Wilson, 2013. Empirical evidence linking increased hydrologic stability with decreased biotic diversity within wetlands. Hydrobiologia 708: 81–96.
Ning, N. S. P., D. L. Nielsen & D. S. Baldwin, 2011. Assessing the potential for biotic communities to recolonise freshwater wetlands affected by sulfidic sediments. Freshwater Biology 56: 2299–2315.
Ozimek, T. & A. Kowalczewski, 1984. Long-term changes of the submerged macrophytes in eutrophic Lake Mikołajskie (North Poland). Aquatic Botany 19: 1–11.
Page, K. J., G. C. Nanson & D. M. Price, 1996. Chronology of Murrumbidgee River palaeochannels on the Riverine Plain, southeastern Australia. Journal of Quaternary Science 11: 311–326.
Palmer, M. A., C. A. Reidy Liermann, C. Nilsson, M. Flörke, J. Alcamo, P. S. Lake & N. Bond, 2008. Climate change and the world’s river basins: anticipating management options. Frontiers in Ecology and the Environment 6: 81–89.
Pimm, S. L., 1984. The complexity and stability of ecosystems. Nature 307: 321–326.
PlantNET, 2014. The NSW Plant Information Network System. Royal Botanic Gardens and Domain Trust,. http://plantnet.rbgsyd.nsw.gov.au. Accessed July 3, 2014.
R Development Core Team, 2014. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna.
Reid, M. & S. Capon, 2011. Role of the soil seed bank in vegetation responses to environmental flows on a drought-affected floodplain. River Systems 19: 249–259.
Reid, M. A., M. C. Reid & M. C. Thoms, 2016. Ecological significance of hydrological connectivity for wetland plant communities on a dryland floodplain river, MacIntyre River, Australia. Aquatic Sciences 78: 139–158.
Rhazi, L., P. Grillas, M. Rhazi & J. C. Aznar, 2009. Ten-year dynamics of vegetation in a Mediterranean temporary pool in western Morocco. Hydrobiologia 634: 185–194.
Roberts, J. & F. Marston, 2011. Water Regime for Wetland and Floodplain Plants: A Source Book for the Murray-Darling Basin. National Water Commission, Canberra.
Saintilan, N. & K. Rogers, 2015. Woody plant encroachment of grasslands: a comparison of terrestrial and wetland settings. New Phytologist 205: 1062–1070.
Sainty, G. R. & S. W. L. Jacobs, 2003. Waterplants in Australia. Sainty and Associates, Sydney.
Søndergaard, M., E. Jeppesen, T. L. Lauridsen, C. Skov, E. H. Van Nes, R. Roijackers, E. Lammens & R. Portielje, 2007. Lake restoration: successes, failures and long-term effects. Journal of Applied Ecology 44: 1095–1105.
Vicente-Serrano, S. M., C. Gouveia, J. J. Camarero, S. Beguería, R. Trigo, J. I. López-Moreno, C. Azorín-Molina, E. Pasho, J. Lorenzo-Lacruz & J. Revuelto, 2013. Response of vegetation to drought time-scales across global land biomes. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 110: 52–57.
Vivian, L. M., R. C. Godfree, M. J. Colloff, C. E. Mayence & D. J. Marshall, 2014. Wetland plant growth under contrasting water regimes associated with river regulation and drought: implications for environmental water management. Plant Ecology 215: 997–1011.
Wood, S. & M. S. Wood, 2016. Package ‘mgcv’. R package version, 1.7–29.
Zedler, J. B. & S. Kercher, 2004. Causes and consequences of invasive plants in wetlands: opportunities, opportunists, and outcomes. Critical Reviews in Plant Sciences 23: 431–452.
Zweig, C. L. & W. M. Kitchens, 2009. Multi-state succession in wetlands: a novel use of state and transition models. Ecology 90: 1900–1909.