哪些植物物种能够在全球变化的挑战中生存下来

在魁北克南部的温带山地森林里，一切都很安静。但如果你深入挖掘，你会发现这片土地上有一个故事要讲。滑铁卢植物生态学家朱莉·梅西耶博士与她来自舍布鲁克的同事们正在揭示影响我们森林的变化的重要见解——这些知识对于保护加拿大的温带森林至关重要。

她的研究源自1970年和2012年的先前研究，这些研究表明，经过40年的全球变化，一些物种蓬勃发展，而其他物种则不断减少，但原因尚不清楚。

“许多因素都会影响环境的适宜程度，其中很多因素都与气候变化和空气污染物有关，”梅西耶说。“自第一次研究以来，这个群落经历了1.5摄氏度的变暖和显著的大气氮沉降，这两者都是需要适应的巨大变化。作为回应，一些物种总体上变得更加丰富，而其他物种则出现了下降。”

Messier和她的团队基于这些数据回答了两个问题：首先，森林群落的特征是如何变化的?其次，哪些特征可以预测这一时期物种海拔和数量的变化?“我们想验证这样一个假设：某些物种具有特定的特征，使它们能够很好地生存，我们希望这能让我们更好地预测未来的变化，”她说。

为此，梅西耶和她的同事研究了林下层覆盖地面的植物，林下层是温带森林中多样性最高的层。对于46种林下维管束物种，他们测量了6种地上特征，对于其中36种，他们测量了5种地下特征。数据显示，从1970年到2012年，低海拔群落的特征没有发生变化，但2012年在高海拔群落中发现的特征已经变得与低海拔群落一模一样。

“随着低海拔群落的物种向山上迁移以寻找更理想的气候条件(高达100英尺的高海拔)，高海拔和低海拔群落的特征组成变得更加相似，从而导致特征同质化，”梅西耶说。“这引发了许多关于低海拔群落的新问题，以及它们未来是否能够适应(如果有的话)。”

在他们评估的所有特征中，随海拔高度变化最大的植物有两个共同特征：根部深度较浅，叶片质量分数较高(地上质量中分配给叶片的部分)。在山上数量增加最多的物种，其根部与菌根真菌共生的范围较小。

“这些结果很有趣，因为虽然菌根共生有好处，但也会给植物带来损失，”梅西耶说。“当土壤中的养分有限时，菌根真菌通常对植物有益，但40年后，土壤中的养分更加丰富，植物可能会产生净成本。如果是这样的话，那么与真菌关系最密切的物种的情况会更糟。

“另一种可能的解释是，这种关联可能仍然对植物有净收益，但干燥的条件对真菌不利，因此那些依赖真菌吸收资源的物种可能会受到影响。我们不知道哪种解释是正确的，我们必须做更多的研究来验证它们。”

Messier及其同事最近在《生态学》杂志上发表了一篇名为《根系和生物量分配特征预测40年来全球变化中植物物种和群落的变化》的文章，解释了他们对数据的解读，但这篇论文并不是他们工作的结束。Messier对接下来在田间和实验室中的研究感到兴奋，她将进一步探索地下根系特征的作用。

由于对全球变化的反应似乎主要发生在地下，他们相信，通过亲身实践找出这些根部特征与海拔和丰度变化相关的原因，将使他们能够预测哪些植物将赢得全球变化的挑战。

梅西耶说：“我们非常期待这项研究能给我们带来什么，以及它对加拿大温带森林的未来意味着什么。当我们了解了森林生长良好与否的原因后，我们就可以采取行动，减轻全球变化对森林的影响，并确保子孙后代仍然拥有美丽的森林，可以与之相处并享受其中。”