树木生长趋势在整体层面的趋同性与差异性

《Journal of Ecology》：Convergence and variation in tree growth trends at the aggregate level

气候变化与林分结构对天然林树木生长轨迹的影响机制研究提出基于半径驱动的代谢生长模型（IGMR），揭示整体生长轨迹收敛性及动态漂移机制。气候通过调控最大径向生长速率影响生长-气候关系，而物种依赖轨迹长度。气候变化更可能通过改变群落组成间接影响森林最大固碳能力。

　　

摘要

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1. 天然林中的单个树木生长轨迹通常受到遗传、气候变化和林分结构不均等因素的影响，表现出复杂性、不一致性和高度变异性，这给从整体层面预测树木的生长趋势带来了挑战。
2. 本文提出了一种基于半径驱动的代谢生长模型（IGMR），用于解释树木的径向生长。该模型认为，在整体层面上，最佳径向生长轨迹（BGT）在可预测的范围内变化，可以通过个体树木的最大半径和总生长时间来推导。
3. 基于全球树轮数据库的分析证实了IGMR的适用性，结果发现平均径向生长趋势与最佳径向生长轨迹（BGT）的一半高度吻合，这种吻合的强度可能与功能性状的权衡有关。
4. 进一步分析表明，气候变化和林分结构不均匀可能导致整体生长轨迹出现更多“漂移”（仅生长速率的变化），而非“适应”（树木最终大小的变化）。
5. 总结：我们的研究结果不仅揭示了树木大小（或半径）在整体层面的生长轨迹具有收敛性，还表明气候通过影响这一单峰轨迹的高度（即最大径向生长速率）来调节树木生长与气候的关系，而轨迹长度（即最大树木半径）则更受物种特征的影响。这些发现进一步表明，气候变化更可能通过改变群落组成来影响森林的最大碳封存能力，而非直接改变个体树木的生长速率。

摘要

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1. 天然林中树木的生长受到遗传、气候变化和林分结构不均等多种因素的影响，导致其生长轨迹复杂、不一致且变化较大，这给整体生长趋势的预测带来了困难。
2. 本研究提出了一个基于半径驱动的代谢生长模型（IGMR），用于解释树木的径向生长。该模型认为，最佳径向生长轨迹（BGT）在可预测的范围内变化，可以通过个体树木的最大半径和总生长时间来确定。
3. 对全球树轮数据库的分析验证了IGMR的适用性，结果显示平均径向生长趋势与最佳径向生长轨迹（BGT）的一半高度高度吻合，这种吻合程度可能与功能性状的权衡有关。
4. 进一步分析表明，气候变化和林分结构不均匀可能导致整体生长轨迹出现更多的“漂移”（仅生长速率的变化），而非“适应”（树木最终大小的变化）。
5. 总结：我们的研究结果不仅表明树木大小（或半径）在整体层面的生长轨迹具有收敛性，还表明气候通过影响这一单峰轨迹的高度（即最大径向生长速率）来调节树木生长与气候的关系，而轨迹长度（即最大树木半径）则更受物种特征的影响。这些发现进一步表明，气候变化更可能通过改变群落组成来影响森林的最大碳封存能力，而非直接改变个体树木的生长速率。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些因素可能影响本文所述的研究工作。

同行评审

本文的同行评审历史信息可在以下链接查看：https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/1365-2745.70201。

数据可用性声明

树木径向生长数据可在以下链接获取：https://www1.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/treering/measurements/（美国国家海洋和大气管理局，2024年）或 https://doi.org/10.5061/dryad.kh0qh06（赵等人，2019年）。气候数据可在以下链接获取：https://www.worldclim.org/data/worldclim21.html（Fick & Hijmans，2017年）。本研究的数据和代码存储在Dryad数字仓库中，链接为：https://datadryad.org/dataset/doi:10.5061/dryad.1c59zw495（舒和王，2025年）。