Functional Ecology最新文献

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Leaf fluctuating asymmetry is not a reliable indicator of stress 叶片波动的不对称性不是压力的可靠指标

IF 5.2 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-05-07 DOI: 10.1111/1365-2435.14564

Maria Májeková, Bettina Springer, Viktoria Ferenc, Michal Gruntman, Katja Tielbörger

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1 引言发育过程中经历的压力可能导致发育不稳定性，表现为双侧结构完全对称的微妙非定向偏差，即波动不对称（FA）（Clarke, 1993; Palmer & Strobeck, 1986; van Valen, 1962）。除了杂交等遗传原因外（Clarke，1993），环境压力也会增加细胞压力或减少可用于缓冲发育噪音的能量，从而导致发育不稳定性增加（Emlen 等人，1993；Graham 等人，1993；Leary & Allrobeck，1986；van Valen，1962）、因此，FA 被认为是任何具有双侧结构的生物体所经历的压力的一种易于获得的直接量化指标，其假设是对称性代表最佳表型，并且在发育过程中很容易受到压力的干扰（Leary & Allendorf, 1989; Palmer, 1996; Parsons, 1992; Sandner, 2020）。一种潜在的、通用的、易于测量的压力生物指标是一个极具吸引力的概念，尤其是在环境不断变化的情况下，如干旱或污染加剧。它可以对生物体所经历的微妙压力进行直接的定量评估，有可能在生物体机能受到影响之前提供早期预警提示。因此，FA 已被广泛用作各种生物体内一系列压力类型的指标（有关植物叶片的综述见附录 S1 表 A1，有关动物的综述见 Beasley 等人，2013 年；Palmer & Strobeck, 1986 年）。然而，尽管有关 FA 的研究最近已庆祝其诞生 100 周年（第一项研究由 Sumner 和 Huestis 于 1921 年发表），但值得注意的是，各项研究之间普遍缺乏一致性（Graham 等人，2010 年；Palmer, 1996 年）。植物叶片的情况尤其如此，对于环境压力是否影响 FA 以及 FA 是否处于选择压力之下这一基本问题，目前仍无定论（参见附录 S1 表 A1 中的综述及其中的参考文献；Sandner，2020）。此外，最近一些采用高精度测量的受控实验设计的研究表明，FA 作为植物简单胁迫指标的概念可能被高估了。这些最新研究发现，叶片 FA 与七种不同类型的非生物胁迫和 Silene vulgaris（Sandner & Matthies, 2017）的近亲繁殖以及 Betula pubescens subsp. czerepanovii（Zverev 等人，2018）的干旱和金属污染之间没有关系。研究结果不一致的一个可能原因可能是方法问题。由于FA代表了完美对称性的细微偏差，因此很容易被测量误差（ME）所掩盖，因此控制高精度和其他重要的方法步骤是明确检测FA的必要条件（Palmer & Strobeck, 1986, 2003; Zverev等人, 2018）。在此，我们旨在通过全面评估植物叶片中FA作为胁迫指标的普遍适用性，解决研究结果不一致的问题。为此，我们将观察研究和实验研究与系统的文献综述相结合。在实证研究中，我们采用了一种严谨、详细、重复性好且高精度的方法，对来自 80 个种群的 21 种植物进行了研究，这些植物在野外和受控条件下（干旱胁迫）具有不同的系统发育、生活史和叶片形态，沿不同的非生物环境梯度（干旱和生产力）分布。我们假设，随着非生物胁迫在环境梯度上的增加，FA 将呈线性增长。另外，我们还假设，在环境梯度的两端，由于一端的非生物胁迫较高，而另一端由于植物竞争强度的增加（如 Rettig 等人，1997 年），生物胁迫也会增加，因此 FA 会更高。在系统文献综述中，我们总结了环境胁迫因素对叶片 FA 影响的现有证据。此外，我们还估计了之前的研究是否应用了测量误差评估（Palmer & Strobeck, 1986, 2003），这是叶绿素累加的一个重要方法论方面，可能是导致结果模糊的潜在原因。

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Thermal plasticity has higher fitness costs among thermally tolerant genotypes of Tigriopus californicus 耐热基因型的热可塑性会增加加州褐虎的适应成本

IF 4.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-05-02 DOI: 10.1111/1365-2435.14568

Samuel N. Bogan, Olivia I. Porat, Michael J. Meneses, Gretchen E. Hofmann

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在气候变化的情况下，外温动物可能会面临通过提高其上限热耐受性及其可塑性（一种热适应措施）来适应新的热环境的压力。热耐受性高的外温动物种群通常热可塑性较低，这种权衡假设是由于：（i）热耐受性的表型限制，超过这一限制，可塑性就无法进一步提高该性状；（ii）遗传负相关；或（iii）两种性状之间的适应性权衡。每种假设是否会导致热耐受性与可塑性之间的负相关，都会对每种性状的进化产生影响。我们利用潮间带桡足类 Tigriopus californicus 的实验可操作性和热生物学特性，对极限假说和权衡假说进行了实证检验。利用加利福尼亚沿海四个纬度分布地点的种群，每个种群有六个品系，在实验室公共花园中饲养了两代。第三代的 96 个全同胞重复（n = 每个品系 4-5 个）在 21.5 和 16.5°C 的温度条件下发育，直至成年。然后，我们测量了同胞在每个温度下的上限耐热性和繁殖力。我们发现，在基线热耐受性和其可塑性之间，繁殖力（一种适应性的必然结果）存在明显的权衡。耐热性较高的加州褐虎种群和基因型的热可塑性较低。我们发现，在环境温度下，对热可塑性的负定向选择表现为繁殖力降低。在耐热基因型中，可塑性的适应成本明显更高，这与权衡假说一致。这种权衡在环境条件下很明显，但在高温条件下并不明显。同时包含极限假说和权衡假说的模型，而不是只包含一种假说参数的模型，最能解释所观察到的热可塑性和繁殖力。种群和家系对耐受性和可塑性的影响呈负协方差，这表明不能排除遗传负相关是导致性状之间负相关的原因。我们的研究利用强推理方法，对适应性权衡假说进行了新颖的实证检验。我们讨论了我们的研究结果对热适应如何可能受到生理限制、遗传相关性以及热耐受性及其可塑性之间的适应性权衡的启示。在期刊博客上免费阅读本文的通俗摘要。

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Temperature dependence and genetic variation in resource acquisition strategies in a model freshwater plant 模式淡水植物资源获取策略的温度依赖性和遗传变异

IF 4.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-04-29 DOI: 10.1111/1365-2435.14567

Graydon J. Gillies, Amy L. Angert, Takuji Usui

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了解竞争如何随环境压力而变化，对于预测物种和群落对快速环境变化的反应至关重要。虽然应激梯度假说预测竞争强度会随着应激的增加而降低，但我们对竞争如何随应激而变化的理解却受到了限制，因为我们缺乏对作为竞争动态基础的资源利用特征如何对应激做出反应的机制性理解。在这里，我们利用浮萍（Lemna）物种群测量了R*（一种资源获取性状，代表种群正增长所需的最低资源要求）的表型和遗传变异如何随高温胁迫而变化，以更好地了解胁迫如何改变对基本资源的竞争能力。我们发现，高温胁迫增加了 Lemna 植物获取氮的 R*。由于较低的 R* 值预示着在资源受限的竞争动态中占优势，这表明在高温胁迫下，植物的竞争能力可能会降低，因为维持种群正增长率需要更多的资源。我们发现，在 Lemna 物种群的 11 个地方基因型中，R* 的遗传变异极小，这表明在自然界中，对氮等必需资源的资源获取策略的选择可能受到限制。在高温胁迫下，氮的 R* 遗传变异表达进一步减少，这表明在高温胁迫下，对 R* 的选择反应可能特别受限。与拾穗者-机会主义者权衡的预测相反，我们没有发现在良性条件或高温胁迫下资源获取策略权衡的证据。R*较低的植物（即在氮含量较低的条件下生长率较高）在氮含量较高的条件下生长率并不低，这可能是因为所选择的基因型在资源获取策略上没有分化，也可能是因为 Lemna spp.重要的是，我们的研究表明，高温胁迫可通过增加对资源的需求来提高对竞争的敏感性，同时降低 Lemna 物种响应资源特征选择的进化潜力。这项研究是了解资源有限和压力环境中竞争动态背后的机理特征的关键一步。在期刊博客上免费阅读本文的通俗摘要。

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Does microbial carbon use efficiency differ between particulate and mineral-associated organic matter? 颗粒有机物和矿物质相关有机物的微生物碳利用效率是否不同？

IF 4.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-04-29 DOI: 10.1111/1365-2435.14569

Lixiao Ma, Erxiong Zhu, Juan Jia, Ya Wang, Enze Kang, Wenxing Yi, Zhenhui Jiang, Guohua Dai, Xiaojuan Feng

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微生物碳利用效率（CUE）是表征微生物碳转化效率的一个关键参数，在土壤模型中，对于有机质组成和养分供应不同的不同土壤功能池，即颗粒有机质（POM）和矿质相关有机质（MAOM），假定微生物碳利用效率是相似的。然而，目前还缺乏比较颗粒有机物和矿质相关有机物中微生物 CUE 的实证研究。目前还不清楚微生物 CUE 差异是否可能是不同土壤功能池的不同行为（即周转和组成）的基础。在这里，我们收集了 25 个自然森林和草地的表层土壤，这些土壤具有不同的自然环境属性，我们采用土壤分馏法，结合使用 18O 标记的水进行培养，比较了其 POM 与 MAOM 中的微生物 CUE。我们还量化了土壤特性、有机物组成、微生物群落结构以及基于溶解池相对于微生物生物量的氮（N）和磷（P）相对于碳的化学计量失衡（ImN和ImP），以研究调节微生物CUE的变量及其在POM相对于MAOM（CUEPOM/CUEMAOM）中的变化。与我们的预期不同的是，不同地点的 POM 和 MAOM 微生物 CUE 并不一致，尽管 CUEPOM/CUEMAOM 的样本间差异很大（从 0.3 到 4.4）。虽然与 POM 相比，MAOM 的基质质量更高（表现为土壤有机碳与全氮的比率（C/NOM）更低，氮化合物/芳香族比率更高），微生物群落中的 r-strategists 和快速生长细菌的比例更高，但 POM 和 MAOM 的氮限制程度（即 ImN）相似，而 ImN 是所有样本中微生物 CUE 的最佳预测因子。因此，虽然 MAOM 比 POM 含有更多的含氮化合物，但氮限制并不一定更低，从而导致 POM 和 MAOM 的微生物 CUE 总体相似。尽管如此，与 MAOM 相比，POM 中的 CUEPOM/CUEMAOM 随着 P 限制的增加而减少。总之，我们的论文对不同土壤的 POM 和 MAOM 中的微生物 CUE 进行了全面的实证研究，我们的结果支持在土壤模型中使用 POM 和 MAOM 中相似的微生物 CUE，但也强调了在强 P 限制条件下不同土壤池之间微生物 CUE 的潜在对比。在氮沉积引起的潜在的更大的磷限制条件下，这种推论值得关注。这项研究基于土壤微生物生理学和不同的土壤功能池，推进了我们对从有机体到生态系统尺度的生态模式和过程的机理理解。在期刊博客上免费阅读本文的通俗摘要。

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Body size responses to urban temperature variations are driven by life history traits in spiders 蜘蛛的生活史特征决定其体型对城市温度变化的反应

IF 4.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-04-29 DOI: 10.1111/1365-2435.14570

Valentin Cabon, Hervé Quénol, Benoît Deletre, Louis Copin, Vincent Dubreuil, Benjamin Bergerot

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与农村环境相比，城市生态系统的环境条件发生了改变，包括温度升高，即所谓的城市热岛效应（UHI）。沿着城市化梯度，温度变化发生在从景观到微生境的不同尺度上，可能对生物造成影响。节肢动物作为外温动物，受 UHI 的影响尤为严重，因为气候变暖可能会直接对它们的新陈代谢产生生理影响。体型是研究节肢动物对热应力反应的常用指标，但温度变化作为体型预测因子的规模依赖性作用仍不清楚。为了评估跨空间尺度的温度-体型关系，并检验是否出现了多个物种的共同模式，我们对隶属于Hahniidae、Linyphiidae、Lycosidae和Tetragnathidae的11个蜘蛛物种的2283只个体进行了形态测量。我们在沿宽泛的超高压梯度分布的 36 块草地上采集了蜘蛛。在景观尺度和局部尺度上，鳞栉蛛科的Pardosa prativaga和Pardosa pullata的种内体型变化分别与温度有关，而对其他物种则没有观察到明显的影响。在这两个物种中，性别是调节个体反应的重要内源因素；雌性比雄性受温度的影响更大。在鳞翅目和其他物种中观察到的反应幅度对比表明，大型、低散布性和单伏性物种受温度的影响要强于可空中散布的小型双伏性物种。我们关于蜘蛛的研究结果突出表明，考虑物种特有的生活史特征有助于理解物种间的对比反应，这对于得出人为变暖条件下节肢动物表型变化的一般模式可能至关重要。在期刊博客上免费阅读本文的通俗语言摘要。

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Below-ground root nutrient-acquisition strategies are more sensitive to long-term grazing than above-ground leaf traits across a soil nutrient gradient 在土壤养分梯度上，地下根系养分获取策略比地上叶片特征对长期放牧更敏感

IF 4.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-04-28 DOI: 10.1111/1365-2435.14565

Jinting Cai, Xiaobin Pan, Yingli Xiao, Yue Wang, Guangyin Li, Yao Wang, Minna Zhang, Ling Wang

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了解植物养分获取策略如何在群落水平上对放牧做出响应，对于了解草原的生态系统结构和功能至关重要。然而，很少有研究同时比较地上（叶片）和地下（根系）养分获取策略对长期放牧的响应差异，尤其是在区域尺度上。在这里，我们在10个实验点测量了一组叶片和细根的性状，这些性状在群落水平上与快-慢经济谱系相对应，这些实验点来自放牧与未放牧的配对草地，跨越了土壤养分梯度，涵盖了中国北方三种主要类型的草地。我们发现，在群落水平上，放牧和非放牧地块的叶片和细根性状的变化规律与叶片和根系经济谱一致。放牧对群落水平的叶养分获取策略影响较小，但对群落水平的根养分获取策略影响很大。具体来说，在放牧群落中，根系养分获取策略转向了更多的资源开发利用。此外，土壤养分也促进了叶片和根系养分获取策略的变化，随着土壤养分水平的增加，叶片和根系养分获取策略趋向于更多的资源获取策略。放牧与土壤养分对根系养分获取策略的影响有明显的相互作用，放牧比土壤养分对根系养分获取策略的影响更大。综述。我们的研究结果表明，群落水平的地上和地下资源获取策略对长期放牧的反应完全不一致，地下资源获取策略对长期放牧更为敏感。我们的研究结果还表明，放牧等高强度人为活动可能会强烈改变地下资源获取策略。在期刊博客上免费阅读本文的通俗摘要。

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Correction to Bromeliad populations perform distinct ecological strategies across a tropical elevation gradient 更正：凤梨种群在热带海拔梯度上执行不同的生态策略

IF 5.2 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-04-21 DOI: 10.1111/1365-2435.14566

Chaves, C. J. N., Cacossi, T. C., Matos, T. S., Bento, J. P. S. P., Gonçalves, L. N., Silva, S. F., da Silva-Ferreira, M. V., Barbin, D. F., Mayer, J. L. S., Sussulini, A., Ribeiro, R. V., & Palma-Silva, C. (2024). Bromeliad populations perform distinct ecological strategies across a tropical elevation gradient. Functional Ecology, 38, 910–925. https://doi.org/10.1111/1365-2435.14528.

In the paper by Chaves et al. (2024), two additional sources of funding should have been listed. The correct funding information is:

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP 2020/14805-4 to CJNC, 2020/16696-8 and 2022/04148-1 to TCC, 2015/24351-2 to DFB, 2023/01800-2 to AS and 2018/07596-0, 2021/10639-5, and 2022/07480-7 to CPS).

We apologize for this error.

Chaves, C. J. N., Cacossi, T. C., Matos, T. S., Bento, J. P. S. P., Gonçalves, L. N., Silva, S. F., da Silva-Ferreira, M. V., Barbin, D. F., Mayer, J. L. S., Sussulini, A., Ribeiro, R. V., & Palma-Silva, C. (2024)。凤梨种群在热带海拔梯度上执行不同的生态策略。Functional Ecology, 38, 910-925。 https://doi.org/10.1111/1365-2435.14528.In Chaves 等人（2024 年）的论文中，本应列出另外两个资金来源。正确的资助信息是：Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo（FAPESP 2020/14805-4 给 CJNC，2020/16696-8 和 2022/04148-1 给 TCC，2015/24351-2 给 DFB，2023/01800-2 给 AS，2018/07596-0、2021/10639-5 和 2022/07480-7 给 CPS）。我们对这一错误表示歉意。

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Dietary restriction extends lifespan across different temperatures in the fly 限制饮食可延长苍蝇在不同温度下的寿命

IF 5.2 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-04-19 DOI: 10.1111/1365-2435.14563

Eleanor J. Phillips, Mirre J. P. Simons

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在一系列类群中，饮食限制（DR）一直被证明可以延长寿命。然而，最近有报道称，在特定温度下，即在较低温度下，DR 并不能延长苍蝇（黑腹果蝇）的寿命。与对其他似乎质疑 DR 普遍性的研究结果的解释类似，这一发现被解释为表明 DR 延长寿命是良性实验室条件的产物。我们重新检验了这一假说，现在我们使用的菌株在 25°C（之前的三次实验）下显示出强大的寿命延长能力，并使用了 18°C 和 21°C 两种温度下的五种饮食。我们发现 DR 的长寿反应非常稳健，无论温度如何都能延长寿命。我们测量了繁殖力，作为 DR 表型的阳性对照，结果发现，正如预测的那样，DR 会减少产卵量。我们认为，实验设置、使用的基因品系和饮食-寿命反应标准的差异是造成这种差异的原因。此外，像我们在这里所做的那样，从显示 DR 延长寿命的品系和条件开始，然后改变环境和/或基因型，有望对 DR 调节因素进行更可靠的测试。总之，重要的是不要轻易过度解读质疑DR表型的结果，因为在样本量大大增加和饮食范围扩大的情况下，我们无法复制之前的工作。在期刊博客上免费阅读本文的通俗摘要。

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Neglected patterns of variation in transgenerational plasticity: The importance of different sources of environmental variation differs across ages and sexes in a cyprinid fish 被忽视的跨代可塑性变异模式：鲤科鱼类不同年龄和性别的不同环境变异来源的重要性各不相同

IF 5.2 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-04-15 DOI: 10.1111/1365-2435.14560

Denis Meuthen, Douglas P. Chivers, Maud C. O. Ferrari

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1 引言表型可塑性是指个体基因型在一代人的时间内通过产生不同的表型来应对环境变化的能力（West-Eberhard，2003）。在可塑性适应过程中，不仅个人对环境的经验，而且上几代人对环境的经验都会通过非遗传的机制对所产生的表型做出贡献，这被称为跨代可塑性（TGP；Salinas 等人，2013；Meuthen，2022）。大量研究表明，个体的个人环境（West-Eberhard，2003 年）和母体环境（Badyaev，2008 年）、父系环境（Curley 等人，2011 年）以及照顾子女的父母的环境（Head 等人，2012 年；Weaver 等人，2004 年）都息息相关。由于这些不同来源的环境经验可能不同，因此个体面临的挑战是如何适应性地整合这些变异，以产生微调的表型。然而，我们仍然缺乏对这些不同环境对 TGP 期间表型形成的相对重要性的充分了解，这也是导致有关其适应性的荟萃分析结果存在争议的原因（Sánchez-Tójar 等人，2020 年）。最近，有人提出，通过测量整个发育过程中的反应，我们可以更好地了解可塑性的变化（Dupont 等人，2023 年）。这可能也适用于 TGP 期间的整合，因为不同年龄的个体很少共享相同的生态位和环境，这在逻辑上应导致不同环境经验来源对表型表达的相对重要性的变化。首先，理论预测父母和个人环境线索的相对优先性主要取决于个体的本体发育阶段（Stamps & Bell, 2021）。这是因为亲代和子代接触环境的相对持续时间不同（Stamps & Bell, 2021）。在较长的绝对时间内对环境变化进行采样的一代，预计将成为塑造后代表型的主要力量。因此，在生命早期，父母的环境经验应占主导地位，而在发育后期，个人的环境经验应取而代之（McNamara 等人，2016 年；Stamps & Bell，2021 年，但参见 Moore 等人，2019 年）。我们将这一得到经验支持的理论（Chang 等人，2021 年；Shama 等人，2014 年）称为 "取样-持续时间-退化 "假说（图 1a）。只有假设（b）和假设（c）是相互排斥的。其次，关于是母体环境经验还是父体环境经验与后代表型更相关，存在两种相互排斥的理论。首先，我们称之为 "共享生态位 "假说（shared-niche hypothesis）的理论假定，与后代共享相同生态位的亲代性别因此能更好地采样相关的环境变异，而不同的后代本体发育阶段和性别之间存在差异（Bell & Hellmann, 2019）。换句话说，在生命早期，与后代共享环境的亲代性别应构成主要的环境经验，而在成年期，与后代性别相匹配的亲代性别应成为未来环境条件更可靠的预测因子（图 1b）。这一理论得到了经验上的支持（Hellmann 等人，2020 年；Herman 等人，2014 年）。其次，在没有父母照料的情况下，母体不仅可以传递表观基因组，还可以将营养物质、激素、抗体和酶嵌入其大型卵子中（Boulinier & Staszewski, 2008; Giesing等人，2011）。这种 "母体进入 "假说（图 1c）可以解释为什么在整个个体发育过程中，母体效应往往大于父体效应（Chang 等人，2021 年；Hellmann 等人，2020 年）。第三，无论先前的环境如何，仅在相对较短的亲代照料期间的环境变化就足以诱导后代发生明显的表型变化（Stein & Bell, 2014 年）。同时，要影响配子，环境变化需要发生在胚胎性腺发育或配子形成过程中（Tariel-Adam 等人，2023 年）。因此，我们推测，父母的关爱信息代表的是短期的环境经验，代际之间的滞后时间较短，而配子则包含更多长期的环境经验。从两项实证研究（Hellmann 等人，2021 年；Meuthen 等人，2023 年）的结果中也可以观察到，在整个本体发育过程中，亲代关怀与配子介导的环境经验之间的转换。

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Contrasting heat tolerance of evergreen and deciduous urban woody species during heat waves 城市常绿和落叶树种在热浪中的耐热性对比

IF 4.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology

Pub Date : 2024-04-15 DOI: 10.1111/1365-2435.14562

Haoping Zhang, Qiurui Ning, Qiang Li, Yi Jin, Yu Cao, Emily Patience Bakpa, Han Zhao, Jia Song, Pengcheng Ye, Yin Wen, Lingjie Song, Hui Liu

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利益冲突声明作者声明，他们没有任何可能会影响本文所报道工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

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