Unpredictable or variable ecosystem recovery from disturbance presents a challenge to conservation, particularly as the scale of human disturbance continues to increase. Theory suggests land-cover and disturbance characteristics affect recovery, but individual studies of disturbance and recovery frequently struggle to uncover generalizable patterns because of high levels of site-specific variation. To understand how land-cover, disturbance type, and disturbance duration influence ecosystem recovery, we used studies documenting recovery of 50 streams to perform a global meta-analysis of stream recovery from disturbances that affect water quality (e.g., oil spill, fire, wastewater). We extracted upstream natural and urban land-cover percentages for each site and performed model selection and averaging to identify influences on recovery completeness. Most streams improved following the end of a disturbance (median 240% of disturbed condition) but did not recover fully to baseline predisturbance condition within the studied period (median study period 2 years; median recovery 60% of baseline). Scale of disturbance in time and space did not predict recovery, but sites with higher percentages of upstream natural land cover had less complete recovery relative to sites with more urban or agricultural cover, possibly due to higher baseline conditions in these streams. Our findings suggest impacts to systems with low anthropogenic stress may be more irreversible than impacts to already modified systems. We call for more long-term evaluations of ecosystem response to disturbance and the inclusion of regional references and predisturbance reference conditions for comparison. A more thorough understanding of the role of the surrounding landscape in shaping stream response to disturbance can help managers calibrate expectations for recovery and prioritize protection.
Meta-Análisis de los Efectos de la Cobertura Río-Arriba sobre la Restauración de Arroyos Resumen La restauración impredecible o variable de un ecosistema después de una perturbación presenta un reto para la conservación, particularmente conforme la escala de perturbaciones humanas continúa incrementando. La teoría sugiere que la cobertura de suelo y las características de la perturbación afectan a la restauración pero los estudios individuales sobre las perturbaciones y las restauraciones constantemente luchan por descubrir patrones generalizables debido a los niveles altos de variación específica en el sitio. Usamos estudios que documentan la restauración de 50 arroyos para realizar un meta-análisis global de la restauración de arroyos después de perturbaciones que afectaron la calidad del agua (p. ej.: derrames de petróleo, incendios, aguas negras) y así entender cómo la cobertura de suelo, el tipo de perturbación, y la duración de la perturbación influyen sobre la restauración del ecosistema. Extrajimos porcentajes de la cobertura natural y urbana de suelo río-arriba para cada sitio y realizamos una selección y promedio de modelos para identificar las influencias sobre la completitud de la restauración. La mayoría de los arroyos mejoraron después de que terminó la perturbación (mediana del 240% de la condición perturbada) pero no se recuperó completamente hasta la línea base de condiciones previas a la perturbación dentro del periodo estudiado (mediana del periodo de estudio: dos años; mediana de la restauración 60% de la línea base). La escala de perturbación en el tiempo y en el espacio no pronosticó la restauración, pero los sitios con porcentajes más altos de cobertura natural de suelo río-arriba tuvieron una restauración menos completa en relación con los sitios con una cobertura más urbana o agrícola, posiblemente debido a las condiciones más altas de línea base en estos arroyos. Nuestros hallazgos sugieren que los impactos sobre los sistemas con un bajo estrés antropogénico pueden ser más irreversibles que los impactos sobre sistemas que ya han sido modificados. Hacemos un llamado por más evaluaciones a largo plazo de la respuesta de los ecosistemas ante las perturbaciones y por la inclusión de referencias regionales y condiciones previas a la perturbación como referencia para realizar comparaciones. Un entendimiento más a fondo del papel del paisaje circundante en la formación de la respuesta de los arroyos ante las perturbaciones puede ayudar a los administradores a calibrar expectativas para la restauración y a priorizar la protección.
受到干扰后难以预测、多变的生态系统恢复情况给保护带来挑战, 特别是考虑到人类干扰的尺度还在持续扩大。理论表明, 土地覆盖和干扰的特征会影响恢复, 但由于各受干扰位点特异性变化大, 对干扰和恢复的单个研究常常难以发现一般规律。为理解土地覆盖、干扰类型和干扰持续时间如何影响生态系统恢复, 我们用 50 条河流的恢复研究, 对全球河流受到影响水质的干扰 (如石油泄漏、火灾、废水排放) 后的恢复情况进行了集合分析。我们提取了每个位点上游的自然和城市景观的土地覆盖比例, 并通过模型选择和模型平均确定了恢复程度的影响因素。大多数河流在干扰结束后都能恢复改善 (中位数:达到干扰状态的 240%) , 但在研究期间不能完全恢复到干扰前的基线水平 (中位数:研究时长为2年;恢复到基线水平的 60%) 。干扰的时空尺度不能预测恢复情况, 但相比于上游城市或农业土地覆盖比例高的位点, 自然土地覆盖比例高的位点更难恢复, 可能是因为这样的河流流域的基线水平较高。我们的研究结果表明, 人类影响弱的系统受到干扰后可能比已被改造的系统更难逆转。我们呼吁进行更多的生态系统对干扰响应的长期评估, 并纳入区域性参照和干扰前参照以作比较。深入理解周围景观在塑造河流对干扰的响应中的作用还可以帮助管理者调整对恢复的预期和规划优先保护。翻译: 胡怡思; 审校: 聂永刚.
Keywords: anthropogenic change; baseline; bio-evaluación; bioassessment; biotic assemblages; cambio antropogénico; disturbance scale; ecosystem recovery; ensamblajes bióticos; escala de perturbación; línea basa; restauración de ecosistemas; 人为改变; 基线; 干扰尺度; 生态系统恢复; 生物学评价; 生物集合体.
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