厘米级微观地形结构在南极苔藓床中形成具有生物学意义的微气候

《Global Ecology and Biogeography》：Centimetre-Scale Micro-Topography Structures Biologically Relevant Microclimates in Antarctic Moss Beds

南极苔藓床厘米级微地形显著影响冠层温度与湿度，导致15°C的最大温差，东南极苔藓升温能力更强且更易超温阈值。研究揭示了微地形与太阳辐射共同塑造的微气候格局及其对苔藓生理的影响，为高纬度短 stature 植被区气候变化研究提供新视角。

　　

摘要

研究目的

极地和高山植物生活在生理极限的边缘。因此，气候的微小变化可能会对生物和生态过程产生不成比例的影响。南极苔藓在厘米尺度上表现出高度可变的微地形（冠层结构），这种结构与苔藓健康状况的空间分布模式相对应。我们的目标是评估厘米尺度微地形对南极苔藓床生物相关冠层微气候的影响。

研究地点

横贯南极地区。

研究时间

2018–2023年。

主要研究对象

苔藓群落（苔藓植物）。

研究方法

在南极海洋区和东部地区的连续苔藓覆盖区域（1平方米范围内），在不同微地形位置（微山脊和微山谷、各种微坡度和朝向）测量了空间明确的微气候数据（冠层温度和含水量）。太阳辐射以1平方厘米的分辨率进行了建模。

研究结果

（1）苔藓冠层的平均温度差异可达2.24°C，最高温度差异可达15°C，厘米尺度上的微地形显著影响了微气候条件。（2）微地形位置、季节性太阳辐射动态以及辐射捕获等过程共同影响了厘米尺度上的苔藓温度空间分布。（3）与南极海洋区的苔藓相比，南极东部地区的苔藓具有更高的升温能力，可能更容易超过温度上限。

主要结论

本研究探讨了厘米尺度苔藓微地形对苔藓冠层微气候的影响，并为通常被实地测量忽视的地面气候空间结构和变化提供了新的见解。我们从苔藓生理学的角度讨论了厘米尺度上的微气候变化，以及观察到的南极东部地区苔藓健康状况的下降，这些变化与微地形密切相关。这些发现对于全球低矮植被区域（如生物地衣层）以及高山和极地地区尤为重要。识别微地形尺度上的气候变化对于理解生态生理学和植物-气候相互作用至关重要。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在澳大利亚南极数据中心（https://doi.org/10.26179/6774-eh89）和Dryad存储库（https://doi.org/10.5061/dryad.1c59zw43z）公开获取。