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为探究高山植物种群规模与适应性关系，研究人员对 8 种高山植物研究发现，小种群适应性降低，珍稀物种并非适应性差。
在广袤的高山地区，植物们在独特而严苛的环境中努力生存繁衍。然而，随着全球环境变化，高山植物面临着诸多挑战。栖息地破碎化（habitat fragmentation）和气候变化，使得许多植物种群变得越来越小，相互之间也更为孤立，这大大增加了它们局部灭绝的风险。对于低地植物而言，已有研究明确表明小种群植物个体适应性（fitness）较低。但高山植物在这方面却一直缺乏充分研究。而且，自然状态下的珍稀物种和常见物种，它们的种群规模与适应性之间的关系是否存在差异，也并不清楚。为了深入了解这些问题，来自瑞士伯尔尼大学（University of Bern）的 Hannah Inniger、Daniel Prati 和 Markus Fischer 等研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Alpine Botany》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，依据 Info Flora 数据库的精确数据，在瑞士阿尔卑斯山区连续两年（2020 年、2021 年）选取了 92 个不同种群进行研究。在每个种群中，通过计数可育（开花和结果）个体数量来估算种群规模；其次，收集种子相关数据，包括种子结实率（seed set）、种子质量（seed mass）、种子数量（seed number）和每个果实的总种子质量（total seed mass per fruit）等；再者，对种子进行处理和培养，测定种子萌发（germination）、萌发时间（time to germination）、后代存活率（offspring survival）和后代大小（offspring size）等指标；最后，运用 R 语言进行线性混合模型（linear mixed models）和广义线性混合模型（generalised linear mixed models）等统计分析。
研究结果
- 种群规模对适应性的影响：总体来看，珍稀物种的种群规模并不比常见物种小。但综合所有物种，小种群植物产生的种子数量更少，每个果实的总种子质量也更低。小种群植物的种子萌发概率有降低的趋势，但因 G. alpina 这一物种中，小种群植物种子萌发情况较好，所以该趋势未达显著水平。单独分析每个物种时发现，常见物种 P. crantzii 和 A. chamaejasme 的小种群个体种子结实率降低；珍稀物种 P. nivea 小种群个体产生的种子萌发概率显著低于大种群；珍稀物种 G. alpina 小种群个体产生的种子数量更少，每个果实的总种子质量也更低；而 A. puberula、G. acaulis、V. calcarata 和 V. lutea 的适应性未受种群规模影响。
- 珍稀性对适应性的影响：整体而言，珍稀物种的种子结实率显著高于常见物种，产生的种子也更重，萌发时间更短，种子萌发概率更高，但后代大小显著小于常见物种。种子数量、每个果实的总种子质量和后代存活率在珍稀物种和常见物种之间没有差异。而且，所有物种中，珍稀性和种群规模的交互作用对任何适应性特征都没有显著影响。
- 种群规模与个体适应性关系在珍稀和常见物种中的差异：研究假设种群规模和适应性的关系在珍稀和常见物种中有所不同，但实际研究发现，这种关系在两类物种中都存在。在物种层面，珍稀物种 G. alpina 和 P. nivea ，以及常见物种 A. chamaejasme 和 P. crantzii，其适应性与种群规模呈现显著正相关，意味着这些物种的小种群可能会陷入灭绝漩涡（extinction vortex）。而 A. puberula、G. acaulis、V. lutea 和 V. calcarata 虽未观察到显著关系，但不代表其小种群不会进入灭绝漩涡，可能只是关系较弱，因统计效力有限而未达显著。
研究结论与讨论
研究表明，高山植物的个体适应性受种群规模影响。小种群植物产生的种子数量少，这在高山恶劣环境下对植物种群生存至关重要。在 8 个研究物种中，有 4 个物种的小种群个体还存在种子结实率降低或萌发能力下降的问题。这说明小种群的高山植物可能面临进入灭绝漩涡的风险。此前，关于种群规模和适应性关系的研究大多忽略了高山草本植物，而该研究填补了这一空白。同时，研究发现珍稀物种的个体适应性并不比常见物种低，这表明自然珍稀物种可能已很好地适应了其生存环境，其珍稀性可能由其他因素而非低适应性导致。此外，种群规模和适应性的关系在珍稀和常见物种中均存在，意味着即使是常见的高山植物，其种群也可能面临进入灭绝漩涡的风险，这会增加它们对环境变化的脆弱性。为了更深入理解其中的潜在机制，后续还需开展更多考虑遗传多样性的研究。
