转自：全球变化生态地理学
树木生长和寿命的权衡决定了陆地生态系统碳平衡，但是这种权衡在森林中如何变化仍缺乏统一理解。2024年10月3日，苏黎世联邦理工学院Thomas W. Crowther团队围绕这一科学问题在Science期刊发表了最新研究成果。
研究背景
生物对生存和生长的能量投入决定了生物的生命节奏，如生物达到最大体型所需的时间以及预期寿命等。基于动物的研究发现，动物用于生长的资源分配越高，寿命和最大体重则越短/小。树木同样被假定在生长策略、预期寿命和最大体型之间存在紧密关联（图1），这些关联决定了森林的结构与动态。但是，尽管生活史差异从根本上调节了植被碳库中不同区域的碳封存速度，目前仍然缺乏对全球森林中存在的树木生活史策略的统一认识。
图1. 生长策略、预期寿命和最大体型关系概念图
研究结果
H1：树木生活史策略并不严格遵循快速-慢速连续统一体
本研究利用大尺度树木动态信息数据集，利用年龄阶段法计算了美洲（跨越从加拿大北部至巴西南部的纬度梯度）广泛分布的树木的平均预期寿命和最大寿命。结果发现，树木剩余预期寿命存在巨大差异，胸径为10厘米时，剩余预期寿命从1.3年到3195年不等（图2A）。不同生物群落的树木预期寿命范围存在相当大的重叠，树木的寿命与其生长策略和最大体型之间的关系存在很大的变异性（图2B）。
为了揭示树木年龄结构的多维度特征，使用主成分分析对树木生长、寿命和体型进行了分析。结果发现，第一个主成分轴捕捉到了46%的生活史特征变异，主要由树木生长动态决定（图2C）。进一步分析发现快速生长的物种聚集在单一的体型-寿命功能类型中，保守的慢速生长物种形成了三个聚类，包括低、中和高体型-寿命功能类型（图2D），这说明树木生活史策略并不严格遵循快-慢连续统一体。
图2 树木生长-寿命-体型关系和核心种群功能类型
图3 生活史特征的温度梯度
H3：种群动态多样性随生物地理梯度变化
基于生物地理梯度的生活史策略分析发现，森林种群性状多样性遵循物种丰富度的既定模式，随着物种丰富度的增加而增大（图4A）。此外，森林种群性状多样性在生物地理梯度上变化，热带温暖森林的性状多样性较高，而寒冷温带和北方森林中主要是慢速生长、长寿的物种，多样性较低（图4B）。进一步分析发现，森林生态系统生产力随着种群性状多样性的增多而增大（图4D）。
图4 森林性状多样性与生态系统生产力的关系
作者信息
本研究以“The pace of life for forest trees”为题，发表于Science期刊，苏黎世联邦理工学院的Lalasia Bialic-Murphy博士为论文第一作者和通讯作者。
