Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vai trò của sỏi băng trong phát triển cộng đồng thực vật mạch trên các vùng đất băng của Cực thứ Ba
Tóm tắt
Trên một địa hình đã bị mất băng, sỏi băng là thành phần chủ yếu của môi trường sống tự nhiên cho sự thuộc địa và nối tiếp của thực vật có mạch. Tuy nhiên, kiến thức về vai trò của sỏi băng trong sự phát triển của thực vật có mạch vẫn còn hạn chế. Trong nghiên cứu này, một phương tiện bay không người lái (UAV) đã được sử dụng để khảo sát thành phần họ thực vật, sự phong phú về loài, tỷ lệ che phủ thực vật (FVC) và tỷ lệ che phủ sỏi (GC) dọc theo các gradient độ cao trên ba vùng đất băng (Kekesayi, Jiangmanjiaer và Koxkar Baxi) của Cực thứ Ba (bao gồm cao nguyên Pamir phía Đông và dãy núi Tianshan phía Tây) tại Trung Quốc. Sau đó, chúng tôi đã phân tích đặc điểm không gian của thực vật có mạch và khám phá ảnh hưởng của sỏi băng đến thực vật có mạch. Các phát hiện chỉ ra rằng FVC trên những vùng đất băng này thường giảm khi độ cao tăng hoặc khoảng cách từ đầu băng hiện tại giảm. Sườn dốc râm mát (Kekesayi) có độ che phủ thực vật cao hơn so với sườn dốc nắng (Jiangmanjiaer) ở quy mô lưu vực băng, và địa hình ấm áp, ẩm ướt đã mất băng (Koxkar Baxi) có FVC cao nhất ở quy mô khu vực. Thành phần họ thực vật và sự phong phú về loài trên các vùng đất băng giảm khi độ cao tăng, ngoại trừ vùng đất băng Jiangmanjiaer. Mối quan hệ giữa FVC và GC thể hiện các tương quan âm; đặc biệt, chúng thể hiện sự biến đổi trong các hàm số lũy thừa trên các vùng đất băng Kekesayi và Jiangmanjiaer của cao nguyên Pamir phía Đông và một hàm số tuyến tính trên vùng đất băng Koxkar Baxi của dãy núi Tianshan phía Tây. Sỏi băng được phát hiện là có lợi cho sự thuộc địa và phát triển của thực vật trong giai đoạn nối tiếp ban đầu cho đến khi thực vật có mạch thích nghi với điều kiện khí hậu lạnh và khô, trong khi lại không thuận lợi cho sự mở rộng của thực vật có mạch trong giai đoạn nối tiếp sau. Những phát hiện này cho thấy sự khác biệt không gian trong các đặc điểm của thực vật có liên quan chặt chẽ đến điều kiện khí hậu và địa hình khu vực, cũng như sự phân bố của sỏi băng. Thêm vào đó, chúng tôi kết luận rằng hình ảnh trên không có thể là một tài sản cho việc nghiên cứu chức năng của môi trường vi mô trong sự thuộc địa của thực vật cũng như nối tiếp trên các vùng đất băng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Boulton G S. 1978. Boulder shapes and grain-size distributions of debris as indicators of transport paths through a glacier and till genesis. Sedimentology, 25(6): 773–799.
Burga C A, Krüsi B, Wernli M, et al. 2010. Plant succession and soil development on the foreland of the Morteratsch glacier (Pontresina, Switzerland): Straight forward or chaotic? Flora, 205(9): 561–576.
Chang L, He Y Q, Yang T B, et al. 2014. Analysis of herbaceous plant succession and dispersal mechanisms in deglaciated terrain on Mt. Yulong, China. The Scientific World Journal, 2014: 154539, doi: https://doi.org/10.1155/2014/154539.
Chen J J, Yi S H, Qin Y, et al. 2016. Improving estimates of fractional vegetation cover based on UAV in alpine grassland on the Qinghai—Tibetan Plateau. International Journal of Remote Sensing, 37(8): 1922–1936.
Cui Z J. 1960. Some characteristics of glaciers in the Muztag Ata-Kongur Tagh and their conditions for development and utilization. Acta Geographica Sinica, 26(1): 35–44. (in Chinese)
Dolezal J, Homma K, Takahashi K, et al. 2008. Primary succession following deglaciation at Koryto Glacier Valley, Kamchatka. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 40(2): 309–322.
Dong K, Tripathi B, Moroenyane I, et al. 2016. Soil fungal community development in a high Arctic glacier foreland follows a directional replacement model, with a mid-successional diversity maximum. Scientific Reports, 6: 26360, doi: https://doi.org/10.1038/srep26360.
Duan K Q, Yao T D, Wang N L, et al. 2007. Records of precipitation in the Muztag Ata Ice Core and its climate significance to glacier water resource. Journal of Glaciology and Geocryology, 29(5): 680–684. (in Chinese)
Dunford R, Michel K, Gagnage M, et al. 2009. Potential and constraints of Unmanned Aerial Vehicle technology for the characterization of Mediterranean riparian forest. International Journal of Remote Sensing, 30(19): 4915–4935.
Eichel J, Draebing D, Klingbeil L, et al. 2017. Solifluction meets vegetation: the role of biogeomorphic feedbacks for turf-banked solifluction lobe development. Earth Surface Processes & Landforms, 42(11): 1623–1635.
Glausen T G, Tanner L H. 2019. Successional trends and processes on a glacial foreland in Southern Iceland studied by repeated species counts. Ecological Processes, 8(1): 138–148.
Han H D, Liu S Y, Ding Y J, et al. 2008. Near-surface meteorological characteristics on the Koxkar Baxi Glacier, Tianshan. Journal of Glaciology and Geocryology, 30(6): 967–975. (in Chinese)
He L, Tang Y. 2008. Soil development along primary succession sequences on glacial gravels of Hailuogou Glacier, Gongga Mountain, Sichuan, China. CATENA, 72(2): 259–269.
He X B, Ding Y J, Liu S Y, et al. 2005. Obsevation and analyses of hydrological process of the Kaltamak Glacier in Muztag Ata. Journal of Glaciology and Geocryology, 27(2): 262–268. (in Chinese)
Holzer N, Vijay S, Yao T, et al. 2015. Four decades of glacier variations at Muztagh Ata (eastern Pamir): a multi-sensor study including Hexagon KH-9 and Pléiades data. The Cryosphere, 9(6): 2071–2088.
Houle G. 1997. No evidence for interspecific interactions between plants in the first stage of succession on coastal dunes in subarctic Quebec, Canada. Canadian Journal of Botany, 75(6): 902–915.
IPCC. 2012. Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation. In: Field C B, Barros V, Stocker T F, et al. Cambridge: Cambridge University Press, 1–582.
Jones C C, Roger D M. 2005. Patterns of primary succession on the foreland of Coleman Glacier, Washington, USA. Plant Ecology, 180(1): 105–116.
Jumpponen A, Väre H, Mattson K G, et al. 1999. Characterization of “safe sites” for pioneers in primary succession on recently deglaciated terrain. Journal of Ecology, 87(1): 98–105.
Leclercq P W, Oerlemans J, Cogley J G. 2011. Estimating the glacier contribution to sea-level rise for the Period 1800–2005. Surveys in Geophysics, 32: 519–535.
Lee T, Yeh H. 2009. Applying remote sensing techniques to monitor shifting wetland vegetation: A case study of Danshui River estuary mangrove communities, Taiwan. Ecological Engineering, 35(4): 487–496.
Li J, Liu S Y, Han H D, et al. 2012. Evaluation of runoff from Koxkar Glacier Basin, Tianshan Mountains, China. Climate Change Research, 8(5): 350–356. (in Chinese)
Li X, Xiong S F. 1995. Vegetation primary succession on glacier foreland in Hailuogou, MT. Gongga. Mountain Research, 12(2): 109–115. (in Chinese)
Li Y J, Ding Y J, Shangguan D H, et al. 2019. Regional differences in global glacier retreat from 1980 to 2015. Advances in Climate Change Research, 10(4): 203–213.
Li Z, Sun W X, Zeng Q Z. 1998. Measurements of glacier variation in the Tibetan Plateau using Landsat data. Remote Sensing of Environment, 63(3): 258–264.
Lillesand T M, Kiefer R W. 2000. Remote Sensing and Image Interpretation (4th ed.). New York: John Willy Sons Inc., 1–736.
Liu S Y, Sun W X, Shen Y P, et al. 2003. Glacier changes since the Little Ice Age maximum in the western Qilian Shan, northwest China, and consequences of glacier runoff for water supply. Journal of Glaciology, 49(164): 117–124.
Liu S Y, Yao X J, Guo W Q, et al. 2015. The contemporary glaciers in China based on the Second Chinese Glacier Inventory. Acta Geographica Sinica, 70(1): 3–16. (in Chinese)
Luo Z Q. 1994. Preliminary study on the hydrological characteristics and calculation of the Gaizi River in Xinjiang. Hunan Water Conservancy, (6): 17–19. (in Chinese)
Martínez-López J, Carreño M F, Palazón-Ferrando J A, et al. 2014. Remote sensing of plant communities as a tool for assessing the condition of semiarid Mediterranean saline wetlands in agricultural catchments. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 26(1): 193–204.
Mead L, Arthur M. 2020. Environmental condition in British moorlands: quantifying the life cycle of Calluna vulgaris using UAV aerial imagery. International Journal of Remote Sensing, 41(2): 573–583.
Meng Q M, Cieszewski C J, Madden M, et al. 2007. A linear mixed-effects model of biomass and volume of trees using Landsat ETM+ images. Forest Ecology and Management, 244(1–3): 93–101.
Mondoni A, Pedrini S, Bernareggi G, et al. 2015. Climate warming could increase recruitment success in glacier foreland plants. Annals of Botany, 116(6): 907–916.
Mong C E, Vetaas O R. 2006. Establishment of Pinus wallichiana on a Himalayan glacier foreland: Stochastic distribution or safe sites? Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 38(4): 584–592.
Muzein B S. 2006. Remote sensing and GIS for land cover/land use change detection and analysis in the semi-natural ecosystems and agriculture landscapes of the Central Ethiopian Rift Valley. PhD Dissertation. Dresden: Techniche Universität Dresden.
Niederfriniger Schlag R, Erschbamer B. 2000. Germination and establishment of seedlings on a glacier foreland in the central Alps, Austria. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 32(3): 270–277.
Ostendorf B, Reynolds J F. 1998. A model of arctic tundra vegetation derived from topographic gradients. Landscape Ecology, 13(3): 187–201.
Pearson S M, Turner M G, Drake J B. 1999. Landscape change and habitat availability in the Southern Appalachian Highlands and Olympic Peninsula. Ecological Application, 9(4): 1288–1304.
Raffl C, Mallaun M, Mayer R, et al. 2006. Vegetation succession pattern and diversity changes in a Glacier Valley, Central Alps, Austria. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 38(3): 421–428.
RGI Consortium. 2017. Randolph Glacier Inventory — A Dataset of Global Glacier Outlines, Version 6. Boulder, Colorado USA. National Snow and Ice Data Center. [2021-07-20]. https://doi.org/10.7265/4m1f-gd79.
Robbins J A, Matthews J A. 2010. Regional variation in successional trajectories and rates of vegetation change on glacier forelands in south-central Norway. Arctic, Antarctic, and Alpine Research, 42(3): 351–361.
Rooney T P. 1997. Escaping herbivory: Refuge effects on the morphology and shoot demography of the clonal forest herb Maianthemum canadense. Journal of the Torrey Botanical Society, 124(4): 280–285.
Sabit M, Mamat Y, Nasirdin N. 2016. Landscape characteristics of the vertical natural zones of Tianshan Tomur Nature Reserve. Journal of Glaciology and Geocryology, 38(5): 1425–1431. (in Chinese)
Schumann K, Gewolf S, Tackenberg O. 2016. Factors affecting primary succession of glacier foreland vegetation in the European Alps. Alpine Botany, 126(2): 105–117.
Seong Y B, Owen L A, Yi C L, et al. 2009a. Quaternary glaciation of Muztag Ata and Kongur Shan: Evidence for glacier response to rapid climate changes throughout the late glacial and holocene in westernmost Tibet. Bulletin of the Geological Society of America, 121(3–4): 348–365.
Seong Y B, Owen L A, Yi C L, et al. 2009b. Geomorphology of anomalously high glaciated mountains at the northwestern end of Tibet: Muztag Ata and Kongur Shan. Geomorphology, 103(2): 227–250.
Shangguan D H, Liu S Y, Ding Y J, et al. 2006. Monitoring the glacier changes in the Muztag Ata and Konggur mountains, east Pamirs, based on Chinese Glacier Inventory and recent satellite imagery. Annals of Glaciology, 43(1): 79–85.
Stöcklin J, Bäumler E. 1996. Seed rain, seedling establishment and clonal growth strategies on a glacier foreland. Journal of Vegetation Science, 7(1): 45–56.
Sun Y, Yi S H, Hou F J. 2018. Unmanned aerial vehicle methods makes species composition monitoring easier in grasslands. Ecological Indicator, 95: 825–830.
Thuiller W, Lavorel S, Araújo M B, et al. 2005. Climate change threats to plant diversity in Europe. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102(23): 8245–8250.
Tishkov A A. 1986. Primary succession in arctic tundra on the west coast of Spitsbergen (Svalbard). Polar Geography and Geology, 10(2): 148–156.
Wang J, Zhou S Z, Zhao J D, et al. 2011. Quaternary glacial geomorphology and glaciations of Kongur Mountain, eastern Pamir, China. Science China Earth Sciences, 54(4): 591–602.
Wang Y T, Dai Z G, Yang S J, et al. 2016. The distribution of marco polo sheep and their habitat vegetation dynamics in east pamir. Acta Ecologica Sinica, 36(1): 209–217. (in Chinese)
Wei T F, Shangguan D H, Yi S H, et al. 2021. Characteristics and controls of vegetation and diversity changes monitored with an unmanned aerial vehicle (UAV) in the foreland of the Urumqi Glacier No. 1, Tianshan, China. Science of the Total Environment, 771(1): 145433, doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145433.
Wietrzyk P, Rola K, Osyczka P, et al. 2018. The relationships between soil chemical properties and vegetation succession in the aspect of changes of distance from the glacier forehead and time elapsed after glacier retreat in the Irenebreen foreland (NW Svalbard). Plant and Soil, 428(1–2): 195–211.
Xie C W, Ding Y J, Chen C P, et al. 2007. Study on the change of Keqikaer Glacier during the last 30 years, Mt. Tuomuer, Western China. Environmental Geology, 51(7): 1165–1170.
Yan S Y, Guo H D, Liu G, et al. 2013. Mountain glacier displacement estimation using a DEM-assisted offset tracking method with ALOS/PALSAR data. Remote Sensing Letters, 4(5): 494–503.
Yang H N, Yan S Y, Liu G, et al. 2014. Fluctuations and movements of the Kuksai Glacier, western China, derived from Landsat image sequences. Journal of Applied Remote Sensing, 8(1): 084599, doi: https://doi.org/10.1117/1.JRS.8.084599.
Yu W S, Yao T D, Tian L D, et al. 2006. Relationships between δ18O in summer precipitation and temperature and moisture trajectories at Muztagata, western China. Science in China: Series D Earth Sciences, 49(1): 27–35.
Zhang Y, Liu S Y, Ding Y J. 2007. Glacier meltwater and runoff modelling, Keqicar Baqi Glacier, southwestern Tien Shan, China. Journal of Glaciology, 53(180): 91–98.
Zhang Z, Liu S Y, Wei J F, et al. 2016. Mass change of glaciers in Muztag Ata-Kongur Tagh, Eastern Pamir, China from 1971/76 to 2013/14 as derived from remote sensing data. PLoS ONE, 11(1): e0147327, doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0147327.