Tree demographic and neighbourhood responses to regional environmental gradients of the northwestern United States

IF 5.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Journal of Ecology Pub Date : 2023-11-06 DOI:10.1111/1365-2745.14217

L. McKinley Nevins, Jenny Zambrano

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美国西北部树木种群和邻域对区域环境梯度的响应

1简介记录植被如何在大的环境梯度中变化是理解森林长期持久性的基础。鉴于野火比近代史上更频繁、更广泛、更严重（Hesburg et al.，2005；Westerling，2016），干旱事件发生频率更高、持续时间更长（Marlier et al.，2017），森林植被在历史新条件下的持久性是一个悬而未决的问题。美国西部就是这样，那里的大规模树木死亡事件越来越频繁（Allen et al.，2010；Millar和Stephenson，2015）。干旱和野火的相互影响可以是导致当地背景死亡的轻微影响，也可以是在很短的时间内导致区域性死亡事件的严重影响（Allen et al.，2010）。尽管有强有力的证据表明环境压力与树木人口反应之间存在联系，但人们对这些反应的了解仍然很少。同样，同时发生的植物-植物相互作用仍然研究不足。将气候测量与生物环境相结合，对于更好地了解树木种群响应在环境梯度上的变化至关重要（Buechling等人，2017；Carnwath和Nelson，2016；Zambrano等人，2017）。物种对非生物条件的反应取决于近邻及其特征的影响。基于特征的方法通过考虑决定物种相互作用的形态、生理和酚学特征（He et al.，2013）和对环境的反应（Lavorel&amp；Garnier，2002），提供了对树木种群变化的机制理解。除了基于特征的方法外，空间显式邻域模型也被用于确定植物-植物相互作用对树木人口学的影响（Canham&amp；Uriarte，2006；Fortunel等人，2018；Jourdan等人，2020；Rubio等人，2021；Zambrano等人，20172019）。树性能的变化可以用焦点树与其相邻树（即功能邻域）之间的特征相似性和不相似性来解释。功能邻域相异性的增加可能反映了生态位分化，物种通过限制相似性来避免强烈的相互作用（MacArthur&amp；Levins，1967），从而增加了个体树木的存活和生长。或者，如果物种共享一个或多个优势性状，允许它们占据给定的栖息地，通过环境过滤最大限度地减少适应度差异，则树木性能可以随着功能邻域的相似性而增加（Woodward和Diament，1991）。然而，物种对功能邻域相似性增加的敏感性可能因环境异质性而异。例如，在压力条件下，类似功能邻域对树木表现的负面影响可能会加剧（Zambrano et al.，2017），这解释了物种范围内树木种群结构的变化。树木存活率和生长率的差异将决定单个树木在特定位置的持续性，从而推动群落内或整个物种范围内的物种更替（Ettinger等人，2011）。因此，个体对环境的反应直接决定了物种在其地理范围内的收缩和扩张。因此，与稀有物种相比，更具优势的树种预计对非生物和生物因素的反应不同，这支持了它们在其范围内的更高丰度（DeMarche et al.，2018；Ehrlén&amp；Morris，2015）。环境反应和物种相互作用可能同时以不同的方式促成优势。因此，为了更好地预测物种范围在当前和未来的环境条件下会发生怎样的变化，我们首先需要了解物种对非生物和生物因素相互作用的反应中个体差异的驱动因素。通过将气候水分不足和野火概率的双重应力梯度信息与干旱和火灾相关的特征数据相结合，我们调查了美国西北部的树木种群变化。我们提出了两个问题：（1）功能邻域差异如何随环境梯度而变化？随着环境压力的增加，我们假设，如果物种集中在一组与压力耐受性相关的共同特征上，则功能区会更加相似。或者，如果物种对气候水分不足和野火概率增加的反应不同，我们假设功能区会更不相似。（2）美国西北部树种的人口统计率如何随着环境梯度和功能区的互动影响而变化？我们假设功能区与气候水分不足和野火概率的相互作用将对树木的生存和生长产生重大影响。此外，考虑到美国西北部树木的树木特征、生物地理历史和相对丰度的高度变化，我们预计优势物种对非生物和生物因素的相互作用的反应会有所不同，反映出它们在特定栖息地共存的生态策略的差异。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

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来源期刊

Journal of Ecology 环境科学-生态学

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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 We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems.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.