气候变化下棕榈入侵的“耐热神话”被证伪:热驯化并非中欧棕榈扩张的决定性因素

《Plant Physiology》:Keep palm and carry on: limited role of thermal acclimation in the invasion of a palm species in Central Europe

【字体: 时间:2025年11月21日 来源:Plant Physiology 6.9

编辑推荐:

  为厘清热驯化能否解释棕榈Trachycarpus fortunei在中欧的迅速扩张,Juillard等跨越5个气候梯度开展一年期移植实验,同步测定光合最适温(T)、光合最适速率(A)、25 ℃呼吸速率(R)及呼吸温度敏感系数(Q),并耦合SPAC模型估算叶碳收支(C)。结果显示入侵种热驯化幅度与本土种无异,仅Q略低;C并未因热驯化而显著提升。该研究首次实证“耐热优势”并非棕榈入侵核心驱动力,为预测气候变暖下植被演替提供生理生态学新视角。

  
论文解读
中欧城市与阿尔卑斯南麓的庭园、林缘甚至落叶林内部,近年悄然出现一种身披棕毛、扇叶如轮的棕榈——中华棕榈(Trachycarpus fortunei)。它原产中国西南,19世纪作为观赏树被引入欧洲,如今却在瑞士南部、奥地利蒂罗尔等地自我更新、排挤本土常绿冬青(Ilex aquifolium)与落叶椴树(Tilia cordata),形成罕见的“亚热带角落”。气候变暖常被默认为其扩张的“幕后推手”,人们顺理成章地推测:棕榈必然凭借更出色的高温光合能力或更低呼吸碳耗,赢得竞争。然而“耐热即入侵”这一看似合理的逻辑,一直缺少跨气候梯度的实证检验。若热生理驯化并非制胜王牌,那么当前基于生理优势预测的物种分布模型将严重误判未来植被格局。正是为了拆解这个“棕榈-温度-入侵”迷思,Juillard等人在《Plant Physiology》发表了迄今最细致的中欧棕榈热生理研究。
研究团队沿降水-温度梯度设置五个欧洲站点,从冷湿北阿尔卑斯到暖干南阿尔卑斯,移植同龄棕榈、冬青与椴树幼苗,连续一年监测光合-温度响应曲线与暗呼吸速率,并构建土壤-植物-大气连续体(SPAC)模型,将瞬时气体交换参数升尺度至全年叶碳收支(C)。实验发现:
  1. 所有物种的T均随生长地平均温度(T)升高而上移,升幅约0.3–0.8 ℃/℃,棕榈并未表现更强驯化;常绿种冬青与棕榈升幅(0.6 ℃/℃)高于落叶椴树(0.3 ℃/℃),提示叶寿命越长越利于驯化。
  2. A在低水汽压差(VPD)条件下亦随T升高而增加,但高VPD环境可能通过关闭气孔掩盖真实潜力,三物种增幅无显著差异。
  3. 呼吸驯化策略各异:棕榈R稳定不变,仅Q随温度下降;本土种则显著下调R而Q不变。即便如此,棕榈全年C在各站点几乎恒定,仅在暖干边界点显著跌落;相反,本土种C随温度升高而增加,直至最暖点同样骤降。
  4. 将驯化参数纳入模型后,棕榈与椴树C在温和至暖区略增,但增幅远不足以解释野外观察到的扩张速率。
作者由此得出结论:热驯化对棕榈在中欧的入侵贡献有限,其成功更可能源于繁殖体扩散效率、资源利用策略或空白生态位占据等非生理因素。该研究警示,若未来气温持续攀升,更具耐热性的新物种可能取代当前棕榈与本土种,重塑阿尔卑斯山麓森林结构。
关键技术方法
跨5站点移植实验;便携式光合-温度响应曲线测定;25 ℃暗呼吸速率(R)与Q估算;土壤-植物-大气连续体(SPAC)模型;全年叶碳收支(C)模拟。
研究结果
热驯化幅度与入侵性
T与A随T升高而增加,但棕榈增幅与本土种重叠,显示无额外驯化优势。
呼吸碳耗策略差异
棕榈通过降低Q而非R减少高温碳损失,本土种采用下调R策略;两种策略均未能显著提升棕榈C
叶碳收支对温度响应
SPAC模拟表明,棕榈C对温度变化钝感,仅在极端暖干站点下降;本土种C随温度升高呈先增后降趋势,提示未来更耐热物种可能取而代之。
结论与讨论
文章以坚实数据驳斥了“热驯化即入侵”的直观推断,指出当前中欧棕榈扩张应归因于其他生态策略,而非生理耐热优势。随着气候持续变暖,区域群落可能迎来新一轮“耐热洗牌”,对生物多样性管理与入侵种预警具有重要启示。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号