气候变化驱动的新型火情机制下植物生存策略：基于塞拉多稀树草原的适应性演化框架

本研究针对气候变化导致的新型火情机制（如频率/强度改变）如何重塑植被群落这一生态学难题，以巴西塞拉多(Cerrado)稀树草原为模型，通过分析不同火情下植物生长型(growth form)与高度策略的分化，提出"饥饿-隐藏-燃烧"三领域理论框架，揭示了火情变化通过筛选抗火性状(如地下芽库、快速冠层重建)驱动植被结构演替的机制，为预测生态系统响应提供关键理论工具。

　　

随着全球气候变化加剧，地球正经历前所未有的火情机制(fire regime)变革——某些区域火灾频率和强度骤增，而另一些地区却因人为防火出现火情缺失。这种两极分化的变化对植被群落构成严峻挑战：在数百万年演化中，植物虽已形成应对自然火情的复杂策略，但面对人类世(Anthropocene)的新型火情组合，其生存命运仍充满不确定性。尤其在热带稀树草原这类"火依赖型"生态系统中，火情变化可能通过筛选特定性状彻底改变植被结构，进而引发级联生态效应。

为破解这一难题，中国科学院西双版纳热带植物园等机构的研究人员Marco Chiminazzo团队以巴西塞拉多生物群落为天然实验室，创新性提出"植被三领域"理论框架。通过比较开放型、混合型和木本型稀树草原中植物生长型(growth form)与火情适应策略的关联规律，发现：1)火情缺失形成的"饥饿领域"(starving realm)促进快速垂直生长策略；2)高强度火情塑造的"隐藏领域"(hiding realm)筛选地下芽库优势物种；3)高频火情构成的"燃烧领域"(burning realm)青睐快速重建地上防护的物种。该成果发表于《Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics》，为预测气候变化下植被演变提供了关键范式。

研究采用多尺度技术路线：首先建立包含三种结构类型（开放/混合/木本）的塞拉多稀树草原样带网络，通过标准化植被调查获取植物生长型(树木/灌木/形态转换者growth form shifters)和潜在高度数据；结合历史火情记录量化各区域火情参数(频率、强度)；运用广义线性混合模型(GLMM)分析火情-生长型-高度的关联规律；最终整合演化生态学理论构建预测框架。

【生长型组成与冠层高度变化】
开放型稀树草原的植物显著矮于混合型和木本型(χ²
=115, p<0.001)，这种差异在乔木中尤为明显。生长型转换者(占物种总数38%)的存在表明植物可塑性在应对火情波动中的关键作用。

【火情筛选的生长型策略】
高频火情区灌木占比达67%，其通过地下芽库和快速再生取胜；低频火情区乔木占比提升至54%，依赖高度优势竞争光照。生长型转换者在中等火情区间表现出最大适应性广度。

【三领域理论框架】
研究者提出新型火情将创造三种选择性环境：1)饥饿领域筛选快速垂直探索物种；2)隐藏领域偏好地下器官保护策略；3)燃烧领域选择快速重建地上防护的物种。该框架得到塞拉多数据支持——开放草原(高频火情)灌木地下芽库生物量比木本草原高3.2倍。

讨论部分指出，传统植被模型常忽视生长型可塑性，导致预测偏差。本研究首次系统论证：1)火情变化通过生长型筛选重构植被三维结构；2)形态转换者的存在可能缓冲生态系统突变；3)未来植被将呈现"矮化-地下化-快速更新"三极化趋势。这些认识对生物多样性保护具有双重意义：既警示某些专性策略物种可能灭绝，也揭示通过调控火情维持生态多样性的新途径。

特别值得注意的是，研究强调火情变化的影响远超单一性状筛选，将重塑整个生长型谱系——正如通讯作者Tristan Charles-Dominique所述："我们看到的不是零散特征的更替，而是植物生活史策略的范式转移"。这种根本性转变可能重新定义21世纪的植被格局，其深远影响将从碳储存动态一直延伸至动物栖息地质量。该框架为全球变化生态学研究提供了可推广的方法论，尤其适用于非洲萨赫勒地带、澳大利亚桉树林等火依赖型生态系统的预测研究。