Drivers of spatial and temporal heterogeneity in ecosystem functional diversity on the Yamal Peninsula, Siberia, Russia

摘要 季节性归一化植被指数（NDVI）指标的组合可作为地上生物量、初级生产力和物候的代理变量，用于定义生态系统功能类型（EFTs），即在碳获取动态上相似的离散区域。EFT丰富度，即特定区域内独特EFT的数量，表征了景观尺度上初级生产力季节性动态的空间异质性，可作为功能多样性的指标。EFTs和EFT丰富度有助于更全面地理解碳循环、气候反馈以及生态系统抵抗力/恢复力在预期变暖情景下将如何改变；然而，EFT分布和EFT丰富度的潜在驱动因素尚未在许多生物群区中得到评估，包括北极地区。在本研究中，我们利用近期开发的基于NDVI的北极EFTs以及一套气候、地质、生物和人为变量，确定了2001年至2018年间俄罗斯西伯利亚亚马尔半岛上与初级生产力动态相关的生态系统功能和功能多样性的驱动因素。EFTs代表了亚马尔半岛上空间上不同的功能生态位。EFT丰富度的时空动态主要由景观异质性（海拔、水文、基质）和大陆性所决定，这些因素促进了植被的差异化响应。EFT丰富度值（即在2.25 km²区域内250 m分辨率下不同生态系统功能类型的数量）范围为1至11（亚马尔半岛最大值为30），并在半岛30%的区域随时间增加（7%呈显著趋势，p值 < 0.05）。EFT的变化主要受长期气候模式驱动，包括夏季变暖、融雪提前和水分有效性增加。这些发现表明，北极EFTs和EFT丰富度是监测复杂北极生态系统中响应多重驱动力的碳获取动态变化的有效工具，并且由永久冻土扰动机制塑造的景观异质性较强的北极地区，在动态气候条件下可能会经历功能多样性的变化。