点击题目获取原文 ▲
研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 精确量化树线上限处树木种子传播距离，为理解树种对气候变化响应机制提供新的证据；
2. 揭示亚北极区域树种的传播方向，增进人们对树种迁移模式的认识；
3. 强调外界因素对树种传播的影响以及种子传播模式的多样性，为制定适应气候变化的土地管理和保护策略提供科学依据。
01
研究背景
全球气候变化对极地和高原地区的影响尤为显著。特别是在高山地区，树线上升对苔原等敏感生态系统构成了直接威胁，不仅会缩小其生境范围，还可能导致生物多样性下降，从而损害生态系统服务和功能。以往研究中，研究人员已经观察到全球许多地区的树线出现上移现象，但其上移速度在不同地区存在差异。这一定程度反映了树木种群对气候变化响应的复杂性，这种响应受到多种生物学和环境因素的共同影响。树种的种子传播能力及其传播距离对树线位置分布变化具有决定性作用。受重力、风等自然因素影响，大多数树种的种子传播距离相对较短，通常仅限于母树附近。然而，据地质历史记录，树木种群曾经历过快速迁移时期，且其历史迁移速度远远超出了短距离传播机制的能力范畴，表明远距离传播(LDD)在树木种群的扩散和生态系统的动态变化中曾扮演过关键角色。
深入研究树种的种子传播机制和远距离传播现象，对于我们理解和预测气候变化对生态系统的影响至关重要。这不仅有助于相关人员制定行之有效的生态保护策略和土地利用方案，也对准确评估生态系统对气候变化的适应性及恢复力具有意义。通常而言，传统测量方法在精确量化LDD方面存在一定的局限性，而与此相比，亲本分析方法显示出巨大的应用潜力。这种方法能够通过比对个体基因型与潜在亲本的基因型，协助评估种子的有效散播距离和方向。此外，地面激光扫描技术的应用也为在较大面积内进行精确测量提供了可能。本研究在俄罗斯北部和极地乌拉尔地区对新疆落叶松(Larix sibirica Ledeb.)进行了亲本分析，旨在评估子代的有效传播距离和主导方向，并对森林树种来源展开探究。这项研究为理解树种如何响应气候变化并在其分布上限形成空间结构提供新的见解。
02
研究方法
研究在塞列布良斯基卡缅山(Mt. Serebryanskii Kamen')和极地乌拉尔地区的新疆落叶松(Larix sibirica Ledeb.)分布区进行。研究采用多种方法综合评估树种后代的传播距离和方向。首先基于亲本分析，利用线粒体微卫星标记，识别母树与后代之间的遗传联系；使用地面激光扫描技术精准定位树木地理位置，并构建数字高程模型(DEM)、数字表面模型(DSM)和冠层高度模型(CHM)，映射树木空间分布。此外，采集树木木芯样本，运用树轮学方法估算树木年龄。在DNA提取和测序的基础上，结合QGIS软件和Statistica 10程序，分析树木遗传多态性和统计数据，从而揭示了树种在严酷亚北极条件下的传播能力。
图 1｜研究地点地理位置在: (a)乌拉尔山脉; (b)极地乌拉尔地区的切尔纳亚山(Mt. Chernaya)附近; (c)北乌拉尔的Tylaisko-Konzhakovsko-Serebryanskii地块
图 2｜极地乌拉尔和北乌拉尔研究区域内的树木分布图
03
研究结果
图 3｜在极地乌拉尔切尔纳亚山(Mt. Chernaya)附近, 高程312 m山丘的东南坡研究区域下半部分, 具有相似单倍型的树木群的空间分布
图 4｜极地乌拉尔研究区域下部和上部 “子树”-“母树”相对位置
图 5｜在极地乌拉尔研究区域的下部和上部进行的亲本分析中确定的所有相关群中“母树”与“子树”之间距离的出现频率, 以及下部不同年龄母树组中距离的出现频率
图 6｜在极地乌拉尔研究区域的下部和上部, 通过亲本分析确定的所有相关群中, “子树”相对于“母树”的位置方向分布
图 7｜极地乌拉尔研究区域下部“子树”相对于“母树”出现的概率等值线
图 8｜在极地乌拉尔的切尔纳亚山(Mt. Chernaya)附近, 高程312 m山丘的东南坡研究区域上半部, 具有相似单倍型的树木群的空间分布
图 9｜北乌拉尔塞列布良斯基卡缅山(Mt. Serebryanskii Kamen')南支脉东坡具有相似单倍型的树木群的空间分布
图 10｜北乌拉尔塞列布良斯基卡缅山(Mt. Serebryanskii Kamen')南支脉东坡进行的亲本分析中确定的所有相关群中, “母树”(位于坐标轴交点)到“子树”的距离出现频率(X轴从西到东，Y轴从南到北)
图 11｜北乌拉尔塞列布良斯基卡缅山(Mt. Serebryanskii Kamen')南支脉东坡进行的亲本分析中确定的所有相关群中, “母树”到“子树”的距离出现频率
图 12｜北乌拉尔塞列布良斯基卡缅山(Mt. Serebryanskii Kamen')南支脉东坡进行的亲本分析中确定的所有相关群中, “子树”相对于“母树”的位置方向分布
Cite this article
Moiseev, P., Semerikov, V., Semerikova, T., Balakin, D., Voroviev, I., Viuykhin, S., 2024. Leading directions and effective distance of larch offspring dispersal at the upper treeline in the Northern and Polar Urals, Russia. For. Ecosyst. 11, 100218.
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100218
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100218
关于本刊
《森林生态系统(英文)》（Forest Ecosystems）是由教育部主管、北京林业大学主办的林学、生态学类的开放获取学术期刊。主要收录森林生态系统、森林群落、森林环境、遥感、气候变化、大数据等相关研究领域的高质量、原创性研究论文和评论性文章。影响因子4.1，在中科院期刊分区表中居农林科学大类一区，林学小类一区。
扫描二维码关注我们
森林生态系统(英文)
微信号：Forest Ecosystems
https://www.sciencedirect.com/journal/forest-ecosystems
编辑：唐珊珊
审核：李杰
点击“阅读原文”访问期刊主页
