Nature Ecology & Evolution | 气候变化驱动草地群落的快速转变

文摘   2024-10-25 13:00   法国  

许多陆地植物群落对快速气候变化的反应滞后。草地群落面临新气候可能发生更快的响应,因为这些群落主要由寿命较短的物种组成。

在本研究中,作者报导了加利佛尼亚植被区系(California Floristic ProvinceCFP)的草地群落对气候变化的快速响应。作者从829,337 条出现记录中估算了 349 种维管植物的气候生态位,汇编了来自12 项观测研究和3项全球变化实验的 15 个长期群落组成数据集,并分析了气候生态位空间中的群落组成变化。研究表明,群落经历了向与更温暖和更干旱地点相关的物种的显著迁移,平均迁移率分别为0.0216 ± 0.00592 °C yr-1(平均值 ± 标准误)和-3.04 ± 0.742 mm yr-1,这些变化发生的速度与气候变暖和干旱发生的速度相似。观测研究和实验结果也显示出上述变化方向一致的趋势。

该研究结果与在以长寿植物为主的群落中观察到的滞后反应形成鲜明对比,表明在不久的将来,生物多样性的变化会比预期的更大。

1 草地物种沿着地理和气候梯度的分布记录。a, GBIF 数据中提取的 CFP 中草地物种的出现情况(灰色点),突出显示两个示例物种:北部的马唐(D . californica)(蓝色点)和南部的S. pulchra(红色点)。c, 根据每个物种的温度和降水量中值估计的气候生态位中心点(灰色)。

2 长期观测的草原群落变化结果。在整个CFP 12 个长期观测点中,与气候变暖和干燥相一致的是,草原群落的优势物种转向了与气候变暖(CTI上升)和干燥(CPI 下降)相关的物种。地图显示了根据MODIS 土地覆被类型数据绘制的草地覆盖率(绿色)以及12个观测地点位置。

3 长期实验中的草原群落变化。在全球变化实验中,升温处理导致群落优势物种转向与较暖(CTI)和较干(CPI)地点相关的物种。橙色背景阴影表示 1999-2002 年第 1 阶段(+80 Wm-2供暖)、2003-2009年第 2 阶段(+100 Wm-2供暖)和 2010-2014 年第 3 阶段(+250 Wm-2供暖)。常温样方(n= 72)和增温样方(n= 64)分别以黑色和红色表示。通过线性混合效应模型估算了各阶段增温的影响。

4 a, 12 个观测点中,丰度随时间显著增加的物种(绿色空心圆)、丰度随时间显著减少的物种(橙色空心圆)、已建立的物种(绿色实心园)、已消失的物种(橙色实心圆)和所有其他物种(灰色开放圆圈)的气候生态位中心点。b,在实验的第 3 阶段,丰度增加(绿色)、减少(橙色)和不变(灰色)的物种的气候生态位。c,在所有观测中,丰度增加(n= 94)、减少(n= 103)和不变(n= 690)的物种的气候生态位随时间变化的汇总。d, 在实验中,常温样地和增温样地之间丰度增加(n= 15)、减少(n= 37)和无变化(n= 495)的物种的气候生态位汇总。

5 根据观测和实验综合得出的草地群落变化。a, 12 个观测点和实验点的群落组成由中位数 CTI)和 CPI(毫米)描述,位于估计物种的气候生态位中心(中位数,灰色)。b.对于观测样,箭头从采样期开始指向采样期结束;对于实验点,箭头从常温指向升温处理。c 中,12 个观测点中有 8 个的群落发生了显著变化;d中,群落发生了显著变化,主要是在实验的第 3 升温阶段。


写在最后


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参考文献
Zhu, K., Song, Y., Lesage, J.C. et al. Rapid shifts in grassland communities driven by climate change. Nat Ecol Evol (2024).
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