不同生物群落中植物热耐受广度的影响因素

《Journal of Ecology》：Drivers of thermal tolerance breadth of plants across contrasting biomes

该研究通过分析高山、沙漠和温带沿海森林的69种植物生理热耐受极限，发现气候可变性假说部分成立：沙漠植物因热波动大而热耐受范围最广，高原与温带相近。所有耐受指标均超越当地气候范围，极端热和干旱促进冷热耐受，但CVH无法单独解释所有变异，需考虑微气候、叶 trait 和热调节机制。

　　

摘要

1. 气候变异性假说（CVH）认为，来自温度变化较大环境的物种应具有更宽的热耐受范围。这一假说尚未在多种植物中进行过全面验证。在这里，我们研究了局部气候因素（包括降水量、平均温度和极端温度以及温度变异性）与物种生理热限制之间的关系。
2. 我们使用了69种植物的数据来测定其光系统II的热耐受阈值（T_{crit-cold和Tcrit-hot），以及冰核形成温度（Tnucleation和抗冻性），这些植物分别来自三个不同的生物群落：高山、沙漠和沿海温带雨林。}
3. 所有测量的热耐受指标（T_{crit-cold、Tnucleation、Tcrit-hot和TTB）在不同生物群落之间存在差异。值得注意的是，沙漠物种的叶片具有最强的耐寒和耐热能力，因此其热耐受范围（TTB）最宽；而高山和温带生物群落的物种TTB较为相似。对于所有生物群落的植物而言，其TTB都超过了当地气候的温度范围。}
4. 总体而言，局部气候驱动因素的两个主要成分轴能够解释大部分热耐受指标的变异。极端炎热和干燥的气候条件提高了植物的抗冻性和耐热性；较高的温度变异性和较低的最低温度也提高了抗冻性，但与耐热性或TTB无关。物种本身的特性也在一定程度上解释了这些指标的变异，但这并非由于系统发育关系。我们探讨了剩余变异可能由微气候驱动的适应性、叶片特征或体温调节机制引起。
5. 总结：我们的研究结果部分支持了气候变异性假说：在温度变化较大的生物群落中，植物的光系统II热耐受范围更广。这种关系主要受耐寒性的影响，而耐热性的变化则更多地由平均温度和极端温度决定。因此，我们认为仅靠气候变异性假说不足以解释植物热耐受性的差异，气候、环境和生物学的许多其他因素也可能是重要影响因素。

利益冲突声明

作者们没有需要披露的利益冲突。

同行评审

本文的同行评审记录可访问：https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/1365-2745.70198。

数据可用性声明

支持本研究的数据和代码可在figshare仓库中找到：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.29964764（Brice?o等人，2025）。