芬诺斯坎迪亚石楠荒原与苔原植被的长期同质化与化感矮灌木扩张的生态关联

本刊推荐：这项研究通过重调查275个历史植被样方（1964-1975 vs 2013-2023），首次系统揭示芬诺斯坎迪亚贫营养石楠荒原与苔原植被在50年间呈现显著的生物同质化趋势。核心发现表明，常绿矮灌木欧洲岩高兰（Empetrum nigrum）的化感作用驱动群落组成趋同，地衣覆盖度显著下降，而α多样性未发生显著变化。该研究强调β多样性变化对评估北极生态系统多功能性的关键意义，为全球变化下高纬度生物多样性保护提供重要科学依据。

　　

引言背景

北方针叶林和苔原植物群落的生物多样性变化正受到全球变化压力的显著影响，其中气候变暖是关键驱动因子。长期变化情景之一是生物同质化，即群落组成相似性增加，这种现象在高纬度植物群落中研究相对较少。本研究聚焦芬诺斯坎迪亚北部石楠荒原和苔原植物群落的组成与多样性在数十年间的变化规律，特别关注不同生物地理区域、大陆性-湿度梯度及生境类型中的差异化响应。

生物同质化可能通过特有物种消失或广布种成为区域优势种两种途径实现，且β多样性的变化可能与α多样性变化脱节。目前对北极地区苔原植物群落β多样性变化的认识存在明显空白，尤其缺乏对非维管隐花植物（苔藓和地衣）长期变化的系统研究，而这些类群在苔原生物多样性和生态系统功能中扮演着关键角色。

材料与方法

研究团队于2013-2023年间对1964-1975年期间设立的275个植被样方进行重调查，样区覆盖芬诺斯坎迪亚北部贫营养山地石楠荒原和苔原高地。采用与原调查相同的2×2米样方和百分比盖度记录方法，获取维管植物、苔藓和地衣物种的多度数据。为确保数据可比性，对苔藓和地衣部分物种进行属级合并处理，最终获得173个分类单元。

统计分析采用基于Bray-Curtis相异性的多元均匀性检验（PERMDISP2）评估群落组成相似性的时空变化，通过计算样方到空间质心的平均距离来量化β多样性。同时分析物种丰富度和Pielou均匀度的变化，并利用配对t检验识别显著变化的物种。

主要发现

全研究区尺度上，所有类群整体呈现显著的同质化趋势，群落组成相似性增加。这一趋势主要由维管植物和地衣群落的同质化驱动，且独立于生物地理区域和大陆性-湿度梯度。同质化与欧洲岩高兰的急剧扩张以及地衣覆盖度下降密切相关。

物种特异性变化显示：欧洲岩高兰盖度从28.4%显著增加至38.3%，而 Vaccinium myrtillus 盖度从13.4%下降至9.1%。地衣类群中 Stereocaulon spp.盖度从6.2%急剧下降至1.0%。值得注意的是，物种丰富度未发生显著变化，但均匀度在多个生境中增加，表明同质化主要由优势种多度变化而非物种丧失引起。

生境类型分析表明，原本以其他物种为主的生境（如 V. myrtillus 型、C. vulgaris 型和风吹型）中欧洲岩高兰显著扩张，导致生境间界限模糊化。仅在 B. nana 型生境中观察到所有类群的同质化现象。

讨论与展望

本研究首次在区域尺度上证实了芬诺斯坎迪亚苔原植被的长期同质化趋势，这一发现与北极地区气候变暖驱动的植被变化预测相符。欧洲岩高兰的扩张可能通过化感作用抑制伴生种生长，改变养分循环，并降低驯鹿牧场的植物多样性。

雪盖持续时间减少可能是关键环境驱动因子，因为欧洲岩高兰对雪盖变化的适应性优于 V. myrtillus 等需要较长雪盖的物种。尽管放牧压力对地衣群落有显著影响，但灌木扩张对地衣的竞争排斥作用也不容忽视。

从生态系统功能视角，群落同质化可能导致功能性状单一化，削弱苔原生态系统的多功能性。研究结果强调，在评估栖息地状况时需同时关注α和β多样性指标，且对常见物种和生境的长期监测至关重要。

这项研究为理解高纬度生态系统对全球变化的响应提供了新见解，指出常绿灌木扩张可能产生与落叶灌木不同的生态效应，未来研究需更加关注不同灌木功能性状对生态系统反馈的差异化影响。