长期变暖及优势物种的消失改变了新西兰入侵高山丛生草地中的植物群落组成

《Journal of Vegetation Science》：Long-Term Warming and Dominant Species Removal Alter Plant Community Composition in Invaded Alpine Tussock Grasslands in New Zealand

气候变化威胁高山社区，加速变暖导致植物入侵和物种灭绝，效应随环境梯度变化。通过增温实验和优势物种移除，发现高海拔区增温削弱了优势物种与亚优势种的互作，低海拔区入侵物种覆盖增长抑制了稀有物种。研究支持环境梯度假说，并强调保育耐旱原生物种的战略意义。

　　

摘要

气候变化威胁着高山植物群落，因为温度升高加速了植物入侵和局部物种灭绝，但这种影响会随着环境梯度的变化而有所不同。通过考虑温度升高与物种更替之间的相互作用，实验可以阐明群落变化的机制。

方法

在草原上进行的一项野外实验中，我们研究了温度升高以及主要灌木的移除对植物群落的影响：Calluna vulgaris（入侵物种，低海拔地区）和 Gaultheria colensoi（本地物种，高海拔地区）。

目的

我们每年记录物种的存在情况和覆盖度，以评估群落组成、丰富度和功能多样性，并根据“压力梯度假说”（SGH）进行解释。此外，我们还探讨了海拔对植物覆盖度的影响因素。

结果

无论处理方式如何，主要物种的覆盖度都随时间显著增加。在高海拔地区，Gaultheria的覆盖度增加了8.5%，而稀有物种的数量仅增加了0.2%；而在低海拔地区，入侵物种Calluna的覆盖度增加了10%，导致稀有物种的数量减少了0.1%。不同海拔高度下，处理方式对次级物种覆盖度的影响也有所不同。在高海拔地区，温度升高使次级物种的出现概率降低了20%，物种丰富度减少了2.3%，其中草本植物的影响最为显著。然而，移除Gaultheria对功能多样性有积极影响，使物种均匀度逐渐提高。在低海拔地区，移除入侵物种使草本植物的覆盖度增加了10%，从而提高了物种均匀度。在同时进行温度升高和移除处理的条件下，物种多样性仅略有增加（5%），这表明入侵可能会抑制该地区植物功能多样性对温度升高的响应。

结论

只有在环境条件下，我们才发现了“压力梯度假说”的支持，且主要体现在稀有、覆盖度较低的物种上。在高海拔地区，温度升高削弱了Gaultheria与次级物种之间的正面相互作用。在低海拔地区，Calluna的覆盖度抑制了稀有物种的生长，但温度升高并未促进入侵现象，这可能是由于温度升高导致的干旱所致。移除Gaultheria增加了次级物种的多样性，但对覆盖度影响不大，这可能预示着长期生产力会下降。我们的研究表明，通过实验性温度升高和移除主要物种的方法有助于揭示植物群落对全球变化的响应，并表明随着气候变暖，鲁阿佩胡山的背风坡将成为保护适应干旱的本地物种的重要区域。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究中的所有数据均可在生物复杂性知识网络（KNB）存储库中公开获取，参考编号为 http://doi.org/10.5063/F1M61HRJ。

代码可用性声明：代码可应要求提供。