转自：基于自然的解决方案
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标题：Climate warming speeds up species succession in Himalayan treelines
期刊：Nature plants
类型：Research briefing
时间：2024.11.21
链接：
https://www.nature.com/articles/s41477-024-01860-3
引用：Climate warming speeds up species succession in Himalayan treelines. Nat. Plants (2024).
气候变暖正在加速演替过程，导致喜马拉雅山脉树线上的晚演替物种（冷杉）迅速取代先驱物种（桦树）。这一发现有助于深入了解未来森林物种的组成和相互作用，以及它们对生态系统服务的影响。
物种演替（一个地区物种组成随时间的变化）是一个至关重要的生态问题。控制实验表明，人为气候变暖加速了物种演替，使先锋物种（第一个在新的或受干扰的环境中定居的物种）处于不利地位。气候变化导致的气候变暖预计会加速生态系统的演替过程；然而，没有直接证据支持这一假设。高山树线（树线是树木无法生长的海拔高度），这里的热条件限制了木本植物的分布，是研究演替动态对气候变暖反应的理想生态交错带（两个环境群落之间的过渡区域）。本研究调查了种内和种间相互作用以及演替策略如何影响混合高山树线[桦树（糙皮桦Betula utilis）和冷杉（西藏冷杉Abies spectabilis）]对过去和预测的未来气候变暖的反应速度。
由于树木寿命长，研究树线森林的演替过程具有挑战性，但分析林分年龄（树木群落的年龄结构）分布和树木的空间模式可以为演替动态提供宝贵的见解。我们选择了三个天然混合树线地点，包括喜马拉雅山中部的早期演替（在该地区受到干扰后相对较快建立起来的物种）桦树和晚期演替（较晚建立起来的物种）冷杉。在那里，使用标准方法建立和调查了树线地块。在使用树木年轮重建招募模式（增加种群成员的过程）和树线位置的时空变化后，我们通过将基于样地的林分年龄数据与基于个体的树线模型相结合，研究了相互作用和演替策略在树线动态中的作用，该模型模拟了样地中每棵树的命运。
我们的观测数据显示，气候变暖加速了演替，冷杉树的快速树线变化就是明证。近几十年来，冷杉的更新速度比桦树快，而且上坡速度更快。因此，冷杉很可能在混合树线上胜过桦树，并有望成为许多喜马拉雅地区的主要树线物种（图 1）。冷杉是一种晚期演替物种，耐荫且对温度敏感，这使它在喜马拉雅树线交错带比桦树（一种先锋、不耐荫和对湿度敏感的物种）更具优势。这一观察结果为未来森林演替及其对生态系统服务（生态系统为人类提供的益处，如减缓气候变化和水土保持）的影响提供了重要见解。
图 1：喜马拉雅混合树线中林木增补和树线位置的时空变化。
a，喜马拉雅中部混合树线图 E1 中林木增补的十年长期变化。b，图 E1 中树木和树线位置的时空变化。每个实心符号代表每个图顶部时期增补的一棵树；空心符号代表前几个时期发芽的活树。X 和 Y 分别表示与图左下角 (x, y = 0, 0) 的水平和垂直距离。水平线表示高山树线 (高度大于 2 米的直立树木之间的过渡区) 的海拔高度不断增加。c，在日益变暖的共享社会经济路径情景 (SSP126、SSP370 和 SSP585) 下模拟的 E1 图的相对树线海拔变化。© 2024，Sigdel, S. R. 等人。
我们发现混合树线的演替动态正在加速，晚期演替物种迅速超越先锋物种。这一观察结果提供了强有力的证据，表明气候变暖正在影响气候控制范围边界（如高山树线）的森林组成。这些见解对于理解森林演替的未来轨迹及其对物种组成和山地生态系统服务的影响至关重要。
幼苗的建立以及增补、存活和生长都是高度动态的过程，对气候因素（如温度、降水和干旱）和非气候因素（包括土壤养分和水分含量、微生物活动、太阳辐射和无雪天）都很敏感。因此，未来的研究应结合长期观察和实验，使用各种生物和非生物驱动因素的组合。长期的实地观察也可能导致树线模型的实质性改进和验证。
高山植被对气候变暖的反应方式复杂。未来的研究应考虑多种驱动因素，包括气候、物种相互作用、养分供应、菌根关联（菌根的影响，生长在植物根部周围的有益真菌）以及物种对极端环境条件的生理反应。此外，评估物种分布范围（海拔或纬度）的变化如何影响生态系统服务也很有价值。
Shalik Ram Sigdel & 梁尔源
中国科学院青藏高原研究所
“研究表明，更耐旱的冷杉可能会战胜桦树，成为喜马拉雅山脉的主要树种。预计未来气候变暖会加剧这一趋势。这一发现对于了解未来森林演替及其生态后果非常重要，因为晚期演替物种会迅速战胜先锋物种，并改变生态系统功能和相关的生态系统服务（例如，当落叶林变成针叶林时）。”
——Johanna Toivonen
东芬兰大学森林科学学院
大多数树线地点都以单一树种为主；只有少数地点有两种针叶树种，例如位于青藏高原东南部的白马雪山上的地点 。然而，在 2011 年萨加玛塔（珠穆朗玛峰）国家公园的实地考察中，E. L. 和 Binod Dawadi 发现了混合树线，其中既有针叶树也有阔叶树种。十多年来，我们一直在探索物种相互作用以及早期演替桦树和晚期演替冷杉的演替策略如何影响气候变暖下的树线动态。
量化此类混合物种树线中的物种相互作用并预测它们在不同气候情景下的变化是一项巨大的挑战。此外，我们的树线地点位于喜马拉雅山的偏远地区，只有经过几天的徒步才能到达。这些高山树线地点的恶劣气候条件和偏远位置使得在野外调查树线图变得困难。
—— S.R.S. 和 E.L.
“这项研究之所以脱颖而出，是因为它采用了多种方法来回答气候变化如何影响演替动态的问题。作者利用详细的树木种群实地数据、树线模型和空间点分析，表明全球变暖正在以比预期更快的速度加速喜马拉雅山脉的演替动态。”
——《Nature Plant》编辑团队
标题：Accelerated succession in Himalayan alpine treelines under climatic warming
作者：Shalik Ram Sigdel[中国科学院青藏高原研究所]；郑翔宇[中国科学院青藏高原研究所]……梁尔源[中国科学院青藏高原研究所]……
期刊：Nature plants
类型：Article
时间：2024.11.18
链接：
https://www.nature.com/articles/s41477-024-01855-0
引用：Sigdel, S.R., Zheng, X., Babst, F. et al. Accelerated succession in Himalayan alpine treelines under climatic warming. Nat. Plants (2024).
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