Understanding the long-term dynamics of vegetation since 1953 in high-mountain regions

IF 5.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Journal of Ecology Pub Date : 2025-01-02 DOI:10.1111/1365-2745.14472

Katharina Ramskogler, Léon Lepesant, Erich Tasser

引用次数: 0

Abstract

Abstract Image

查看原文本刊更多论文

了解1953年以来高山区植被的长期动态

理解环境变化和植被分布之间的复杂关系是生态学研究的一个关键挑战，特别是在气候变化加速的背景下（IPCC, 2023）。高山生态系统对气候变化高度敏感，是分析这些影响的重要起点。总体而言，预计高山植物物种在栖息地范围和群落结构方面会发生重大变化(Engler et al., 2011；Gottfried et al., 2012；Thuiller et al., 2005)。例如，通常可以观察到低海拔物种的向上迁移和树线的向上移动，这说明了当前正在进行的深刻的生态转变(Gottfried et al., 2012；He et al., 2023；Malfasi,Cannone, 2020)。然而，这种植被对气候变化的响应并不统一。观察到物种范围的调整，在林木线和较低的高山和丘陵带具有特别快的动态变化(Cannone等，2007；He et al., 2023；泡利等人，2012)。有证据表明，冷适应物种的范围正在缩小（Lamprecht等人，2018），而低海拔物种的上坡迁移速度更快，这增加了当地物种的丰富度，但也导致了更多的空间竞争(Steinbauer等人，2018；Wipf et al., 2013)。这种组合的热干燥(Gottfried et al., 2012；Lamprecht et al., 2018；Rumpf等人，2018)主要受到生长季节延长、能量可用性增加和降水类型变化的驱动(Filippa等人，2019；Pauli et al., 2012；Vitasse et al., 2021)。除了这些直接的气候影响外，植被分布还受到其他因素的复杂相互作用的调节，包括养分有效性、土壤发育和土地利用变化，同时受到个体适应和物种相互作用的调节(bektau et al., 2021；Bellard et al., 2012；Bourgeois et al., 2019；Martinez-Almoyna等，2020；Rogora et al., 2006；助教,Tappeiner, 2002;Theurillat et al., 1998；Wipf et al., 2015)。例如，土地利用的变化，如牧场的废弃或集约化，在植物物种的分布中起着至关重要的作用，因为它们促进或抑制了物种，从而促进了群落的同质化，而不管它们的自然海拔分布如何(Gehrig-Fasel等人，2007；h<e:1> lber et al., 2020；Niedrist et al., 2009；Tasser et al., 2017)。从气候和场地因素的相互作用中产生的动态框架表明，植被变化绝不是线性的，反馈机制是复杂的。例如，气候变化引起的侵蚀过程和永久冻土退化可能导致被称为“定植屏障”的生态机制的建立，从而减缓植被调整的速度和轨迹(Giaccone等人，2019；Leonelli et al., 2011；Ponti et al., 2021)。微地形在调节局部小气候方面发挥着重要作用，使物种的反应更加复杂(Graae et al., 2018；Korner,Hiltbrunner, 2021;谢勒和Korner, 2011)。“热生境”和积雪覆盖变化在塑造植被动态中的作用，导致了关于在融雪晚或早的地区增加能量可用性如何影响群落组成的新假设（Choler, 2018）。虽然一些物种受益于较长的生长季节，但其他物种更容易受到晚霜事件的威胁，这在某些情况下可能导致向下迁移(Cannone &amp；Pignatti, 2014;Lenoir et al., 2010)。植物与植物之间相互作用的动态变化使预测变得更加困难。根据压力梯度假说，植物与植物之间的相互作用是沿环境梯度演化的，在逆境环境中，促进作用更为突出(Bertness &amp；卡拉威,1994;卡拉威,沃克,1997)。如果不同的气候和场地压力因子不同程度地增加或减少，竞争和促进的动态也应该遵循并重塑物种组合(Anthelme et al., 2014；愤怒,2018;Losapio， Cerabolini等，2021；Losapio， Schöb等，2021；Nicklas et al., 2021)。因此，一些社区，可能是那些增加或维持压力水平的社区，经历的变化相对较少，并长期稳定下来。然而，这方面的科学证据仍然不足。了解植物物种和群落的反应，无论它们是向上和/或向下迁移(Lenoir et al., 2010；Pauli et al., 2012)或留在现场(Anthelme et al., 2014；谢勒和Körner, 2011)，从而保持稳定的分布和适应（Bellard等人，2012）或死亡和下降（Rumpf等人，2018）仍然是一个挑战。个别物种对气候变化的耐受性在这种相互作用中起什么作用，以及哪些其他因素影响它们的扩散能力，从而影响它们进入新地点和避难所，这些都是进一步悬而未决的问题(Graae等人，2018；Lenoir et al., 2010)。其中一些悬而未决的问题是我们研究的中心研究对象，这是基于对历史和最近植被数据的利用。历史记录提供了一个机会，通过观察长期变化来捕捉这种复杂性，从而对最重要的潜在过程进行推测。在高山植被中，长期观察可能对解开这些动态更为重要，因为高山物种可以在极端条件下短暂生存，并积累灭绝债务，从而延迟对环境变化的可见响应（Dullinger等，2012）。基于1953年以来的历史植被调查(Giacomini &amp；Pignatti, 1955)和70年后的重新调查，我们调查了意大利Stelvio国家公园亚高山到海洋植物群落的区系变化。具体来说，我们提出了四个基于文献的假设：环境变化主要驱动高海拔群落的植被响应，而低海拔群落正在进入次级演替阶段；气候变化和放牧干扰减少导致高寒植被同质化加剧。耐胁迫植物群落在组成和分布上表现出更大的稳定性。根据压力梯度假说，在全球变暖的背景下，植物间的相互作用正朝着竞争加剧的方向转变。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊

Journal of Ecology 环境科学-生态学

CiteScore

10.90

自引率

5.50%

发文量

207

审稿时长

3.0 months

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.