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为探究植物对反复热浪的适应策略及生态胁迫记忆作用，研究人员以 12 种来自极端沙漠和温和沿海温带生物群系的物种为对象，检测 PSII 临界温度和热耐受宽度（TTB）。发现物种存在 “短跑型” 和 “马拉松型” 两种策略，为预测植物响应气候变化提供依据。
全球气候变暖背景下，极端热浪事件愈发频繁，严重威胁植物生存与生态系统稳定。植物虽可通过调整光系统热阈值应对胁迫，但不同物种对反复热浪的适应策略及生态胁迫记忆（先前胁迫经历影响后续响应的能力）的作用机制尚不明确。尤其来自不同生物群系的植物是否具备差异化适应策略，以及热耐受宽度（Thermal Tolerance Breadth, TTB）—— 光系统 II（Photosystem II, PSII）热临界温度（Tcrit?hot）与冷临界温度（Tcrit?cold）之差的动态变化规律，仍是未解之谜。揭示这些机制对预测植物群落结构变化、评估生态系统韧性至关重要。
澳大利亚悉尼科技大学、澳大利亚国立大学等机构的研究人员，以 6 种澳大利亚极端沙漠生物群系和 6 种温和沿海温带雨林生物群系的本土幼苗为研究对象，开展了模拟反复热浪实验。相关成果发表于《Oecologia》。
研究采用叶绿素荧光技术，通过测量 PSII 的Tcrit?hot、Tcrit?cold及 TTB，分析植物对两次模拟热浪及恢复期的响应。实验设置对照、一次热浪和两次热浪处理组，利用 Peltier 板控制温度梯度，结合脉冲振幅调制（PAM）成像系统记录荧光变化，确定临界温度拐点。统计分析采用线性混合效应模型，探讨生物群系、物种、处理时间对热耐受指标的影响。
生物群系对热耐受无显著影响
研究发现，极端沙漠与温和沿海温带生物群系的幼苗在Tcrit?hot、Tcrit?cold及 TTB 上无显著差异（F=0.7961,10, p=0.783）。尽管预期极端环境物种可能具备更强热适应性，但共同生长条件下，生物群系起源的影响被环境驯化掩盖，暗示当前生长环境对热耐受的塑造作用可能超过物种进化历史。
物种呈现两种适应策略：“短跑型” 与 “马拉松型”
对物种响应的分析表明，两次热浪处理后，TTB 变化呈现显著种间差异。约半数物种（如 E. largiflorens、P. undulatum 等）表现为 “短跑型” 策略：首次热浪后 TTB 显著宽于对照组（正 ΔTTB），但第二次热浪后显著收窄（负 ΔTTB），提示其短期适应能力强但无法维持长期耐受。另一类物种（如 A. victoriae、C. pauper 等）采用 “马拉松型” 策略：首次热浪后 TTB 接近对照，第二次热浪后显著拓宽，表明通过生态胁迫记忆实现持续适应，热阈值提升且恢复期部分维持耐受状态（Tcrit?hot保持较高水平）。
恢复期的能量权衡与胁迫记忆残留
多数物种在热浪后恢复期迅速回归基线水平，反映出热适应的能量消耗特性 —— 非胁迫条件下主动降低代谢成本。但 “马拉松型” 物种在第二次恢复期仍表现出 ΔTTB 和Tcrit?hot的边际差异，暗示其可能通过持续表达热休克蛋白等机制，保留部分胁迫记忆，为后续胁迫预适应奠定基础。
研究结论与意义
本研究首次在野生植物中明确区分 “短跑型” 与 “马拉松型” 热适应策略，证实生态胁迫记忆的种间差异性。生物群系起源对热耐受的影响有限，而物种特异性策略可能主导群落结构变化：“马拉松型” 物种凭借胁迫记忆增强短期 resilience，在反复热浪中更具生存优势；“短跑型” 物种则可能因适应成本过高而面临更高灭绝风险。
研究结果为预测气候变化下植物群落动态提供了新视角，强调物种适应策略的多样性对生态系统稳定性的关键作用。未来需进一步拓展研究范围，结合更多物种及自然胁迫场景，深入解析热适应的分子机制与能量代谢权衡，为植被保护与生态恢复提供科学依据。
