Decoupling of trait and species turnover in fire-prone Mediterranean plant communities

IF 5.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Journal of Ecology Pub Date : 2024-07-25 DOI:10.1111/1365-2745.14379

Jose Antonio Navarro-Cano, Marta Goberna, Eduardo Pérez-Valera, Miguel Verdú

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易发生火灾的地中海植物群落中性状与物种更替的脱钩

1 引言在许多陆地生物多样性热点地区，火灾是解释植物多样性的一个关键因素（Bond 等人，2005 年；Kelly 等人，2020 年）。火灾会强烈改变植物群落的组成和结构，从而影响生态系统的功能（Keeley & Keeley, 1981; Pausas et al.）易发生火灾的地中海植物群落在进化过程中对火灾的适应由来已久（Pausas & Keeley，2014 年）。人们从经典分类学的角度对不同生态系统（林地、灌木林地、草地）中的火灾后再生进行了广泛研究（参见 Keeley & Keeley, 1981; Pausas 等人, 1999）。目前，基于性状的方法试图推断功能群落模式，并将其与群落组装和生态系统稳定性背后的关键生态过程联系起来（Anacker 等人，2011 年；Clarke 等人，2015 年；Fyllas 等人，2020 年；Pausas & Verdú, 2008 年；Tsakalos 等人，2019 年）。从这些研究中，我们了解到火灾后群落的重新组合通常是由物种相对丰度的变化而非物种的完全替代所驱动的（Fournier 等人，2020 年）。虽然火灾会导致植物群落覆盖率和生物量短期下降，但分类多样性往往不受影响（González-De Vega 等人，2016 年；Gosper 等人，2012 年；Lloret &ampamp; Vilà, 2003 年；Pérez-Valera 等人，2018 年）。虽然地表火灾可使林地和灌木林地的植被迅速恢复，但与半干松或柞树林地相比，树冠火灾会对非赤松林地的火后再生产生有害影响，因为它们的再生策略不同（Pausas 等人，2008 年）。然而，随着火灾严重程度和/或频率的增加，群落组成和结构都会受到严重影响（Clarke 等人，2015 年；González-De Vega 等人，2016 年）。在这种火灾机制下，植物群落在系统发育和表型上变得集群，也就是说，群落中的物种之间的亲缘关系比预期的更密切（Pausas &ampamp; Verdú, 2008）。植物物种有三种应对火灾的功能策略。一方面，一些植物发展出 "逃避者 "的适应性，以避免火灾影响，例如厚树皮或自我修剪能力（Romero & Ganteaume, 2020）。另一些植物则采取资源保守策略，这种策略基于地上和地下解剖学特征的进化发展，例如木质素管、外胚芽、根茎或其他可赋予再发芽能力的贮藏根（Pausas & Keeley, 2014）。最后是获取策略，其基础是通过种子物理休眠、易燃性、热和烟雾介导的萌发能力（与种子休眠有关）或亲硝习性等性状在火灾后迅速建立新群落的能力，以应对烧毁土壤中短暂的氮峰值（Pausas等人，2017；Pausas & Keeley，2014；Wan等人，2001）。虽然这些策略遵循不同的进化路线（Pausas & Verdú, 2005），但一些面生物种能够在中等干旱度和火灾强度水平下表现出其中一些特征（Pausas 等人，2017 年）。在物种水平上，播种者和再发芽者在一系列地上和地下特征方面存在差异，后者表现出成熟期延迟、木质部空洞化抵抗力较低、根：芽比率较大、根部碳水化合物水平较高以及比根长度较低（Jacobsen 等人，2007 年；Paula & Pausas，2011 年；Schwilk & Ackerly，2005 年）。在群落水平上，播种者的物种多样性和植物覆盖率在火灾后会增加，然后逐渐减少，而重生者对火灾有很强的抵抗力，在没有新的燃烧事件发生的几十年后会成为主导。在易发生火灾的地中海地区，这种模式常见于亚湿润和干燥的阔叶木质和灌木群落（Fournier 等人，2020 年；Parra & Moreno，2018 年），而一些具有锯齿状球果的松树（如海松所形成的球果）则可以在没有新火灾的情况下持续成为主要植被。植被的所有火前特征、火灾严重程度和火后管理对于了解这些烧毁地区的中长期恢复轨迹至关重要（González-De Vega 等人，2016 年）。在群落水平上量化植物特征是描绘跨环境梯度表型轨迹的有用方法（Bjorkman 等人，2018 年；Craine 等人，2001 年；Shen 等人，2019 年）。这种方法需要避免短期监测，以确定群落组合的一般模式（McGill 等人，2006 年）。此外，如果不包括关键性状，基于少量性状的研究可能会导致大量无法解释的变异。

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Journal of Ecology 环境科学-生态学

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期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.