RESUMEN
Insights into declines in ecosystem resilience and their causes and effects can inform preemptive action to avoid ecosystem collapse and loss of biodiversity, ecosystem services, and human well-being. Empirical studies of ecosystem collapse are rare and hampered by ecosystem complexity, nonlinear and lagged responses, and interactions across scales. We investigated how an anthropogenic stressor could diminish ecosystem resilience to a recurring perturbation by altering a critical ecosystem driver. We studied groundwater-dependent, peat-accumulating, fire-prone wetlands known as upland swamps in southeastern Australia. We hypothesized that underground mining (stressor) reduces resilience of these wetlands to landscape fires (perturbation) by diminishing groundwater, a key ecosystem driver. We monitored soil moisture as an indicator of ecosystem resilience during and after underground mining. After landscape fire, we compared responses of multiple state variables representing ecosystem structure, composition, and function in swamps within the mining footprint with unmined reference swamps. Soil moisture declined without recovery in swamps with mine subsidence (i.e., undermined), but was maintained in reference swamps over 8 years (effect size 1.8). Relative to burned reference swamps, burned undermined swamps showed greater loss of peat via substrate combustion; reduced cover, height, and biomass of regenerating vegetation; reduced postfire plant species richness and abundance; altered plant species composition; increased mortality rates of woody plants; reduced postfire seedling recruitment; and extirpation of a hydrophilic animal. Undermined swamps therefore showed strong symptoms of postfire ecosystem collapse, whereas reference swamps regenerated vigorously. We found that an anthropogenic stressor diminished the resilience of an ecosystem to recurring perturbations, predisposing it to collapse. Avoidance of ecosystem collapse hinges on early diagnosis of mechanisms and preventative risk reduction. It may be possible to delay or ameliorate symptoms of collapse or to restore resilience, but the latter appears unlikely in our study system due to fundamental alteration of a critical ecosystem driver. Efectos de las interacciones entre los estresantes antropogénicos y las perturbaciones recurrentes sobre la resiliencia y el colapso de los ecosistemas.
La comprensión de la declinación en la resiliencia de los ecosistemas y sus causas y efectos puede orientar las acciones preventivas para evitar el colapso ecosistémico y la pérdida de biodiversidad, servicios ambientales y bienestar humano. Los estudios empíricos del colapso ecosistémico son escasos y se enfrentan a obstáculos como la complejidad del ecosistema, respuestas rezagadas y no lineales e interacciones entre las escalas. Investigamos cómo un estresante antropogénico podría reducir la resiliencia del ecosistema a una perturbación recurrente mediante la alteración de un causante importante. Estudiamos los humedales dependientes de aguas subterráneas que acumulan turbas y son propicios a incendios conocidos como pantanos de tierras altas en el sureste de Australia. Nuestra hipótesis fue que la minería subterránea (estresante) reduce la resiliencia de estos humedales a incendios (perturbación) al disminuir el agua subterránea, un causante clave para el ecosistema. Monitoreamos la humedad del suelo como un indicador de la resiliencia del ecosistema durante y después de la minería subterránea. Después de los incendios, comparamos la respuesta de múltiples variables de estado que representaban la estructura, composición y función del ecosistema en los pantanos dentro de la huella minera con los pantanos referenciales sin minería. La humedad del suelo declinó sin recuperación en los pantanos con hundimientos mineros (es decir, socavones) pero se mantuvo en los pantanos referenciales durante ocho años (tamaño del efecto: 1.8). En relación a los pantanos referenciales incendiados, los pantanos con socavones e incendios mostraron una mayor pérdida de turba mediante la combustión del sustrato; reducción en la cobertura, altura y regeneración de biomasa de la vegetación; reducción en la riqueza y abundancia de especies vegetales post incendio; alteraciones en la composición de especies vegetales; incremento en la mortalidad de las plantas leñosas; reducción en el reclutamiento post incendio de plántulas; y la extirpación de un animal hidrofílico. Por lo tanto, los pantanos con socavones mostraron síntomas fuertes de un colapso ecosistémico post incendio, mientras que los pantanos referenciales se regeneraron vigorosamente. Descubrimos que los estresantes antropogénicos redujeron la resiliencia de un ecosistema a perturbaciones recurrentes, lo que lo predispone al colapso. La eliminación de este colapso depende de un diagnóstico temprano de mecanismos y reducción del riesgo preventivo. Puede ser posible retardar o mitigar los síntomas del colapso o restaurar la resiliencia, aunque lo último parece ser improbable en nuestro sistema de estudio debido a la alteración fundamental de un causante importante del ecosistema.