Ketahanan dengan Mengorbankan Produktivitas: Kerak Tanah Biologis Memmediasi Pengorganisasian Diri Spasial Vegetasi di Daerah Kering

ABSTRAK
Redistribusi air selama hujan di lahan kering memainkan peran penting dalam ketahanan dan pola spasial tumbuhan berpembuluh di ekosistem yang tidak merata ini. Kerak tanah biologis (BSC) membentuk membran di permukaan tanah dan memediasi dinamika ekohidrologi. Namun, sedikit yang diketahui tentang pengaruhnya terhadap keadaan ekosistem lahan kering dan pola spasial di bawah perubahan iklim, yang dapat mengubah total curah hujan tahunan dan rezim curah hujan intratahunan. Berdasarkan model yang ada, kami mengembangkan model yang mempertimbangkan interaksi BSC-tumbuhan berpembuluh dan dinamika ekohidrologi yang realistis di bawah denyutan curah hujan. Kami menemukan bahwa keberadaan BSC sering kali meningkatkan ketahanan ekosistem dengan mendorong limpasan ke tanaman di bawah kekeringan tinggi. Namun, manfaat BSC datang dengan mengorbankan biomassa tanaman dalam kondisi yang relatif lebih basah; ambang batas dalam efek BSC terjadi ketika kehilangan air dari BSC melebihi manfaat dari rute air permukaannya ke tanaman. Peningkatan ketahanan dari BSC, dan ketahanannya sendiri, dapat dipromosikan di tanah yang lebih halus dan di bawah rezim curah hujan dengan kejadian yang lebih jarang—diproyeksikan untuk banyak lahan kering. Terakhir, kami menemukan bahwa BSC mengubah umpan balik yang mendasari pengaturan diri spasial tanaman dan karenanya pola yang terbentuk. Pada daerah dengan tingkat kekeringan tinggi, BSC kemungkinan memperbaiki persaingan antar tanaman melalui peningkatan limpasan skala besar, sehingga mengurangi keteraturan pola spasial tanaman. Analisis kami menyoroti bahwa BSC secara signifikan membentuk respons lahan kering terhadap perubahan iklim dan efek positifnya terhadap ketahanan mungkin lebih kuat dan lebih luas di masa depan yang lebih kering, tetapi manfaat tersebut mengorbankan biomassa dan produktivitas ekosistem ketika tingkat kekeringan berada di luar kisaran kritis.