北极-北方苔藓植物自末次盛冰期以来的动态演化：基于古DNA宏条形码的生态策略与栖息地变迁

这篇研究通过古DNA宏条形码技术（sedaDNA metabarcoding）揭示了北极-北方苔藓植物（Bryophytes）过去3万年的多样性、组成及功能性状动态。研究发现，苔藓群落从冰期（LGM）的r策略（短生命周期、小孢子）转向全新世（Holocene）的K策略（长生命周期、大孢子），并伴随栖息地从开放酸性土壤向森林湿地转变。该研究为理解高纬度生态系统对气候变暖的响应提供了关键类比（analogue），并强调了苔藓在碳封存（Sphagnum peatlands）和氮循环（Hylocomium splendens）中的核心作用。

　　

4.1 苔藓植物多样性与气候-植被动态的关联

研究基于26个湖泊沉积物岩芯的叶绿体trnL P6环区域测序，鉴定出120个苔藓扩增子序列变异（ASVs），覆盖Andreaeaceae（岩生黑苔）、Sphagnaceae（泥炭藓）等12个优势科。冰期（30–12 ka BP）苔藓以北极类群（如Andreaea nivalis）为主，而全新世（11–0 ka）则以北方类群（如Dicranum）为优势，与现代纬度梯度一致。多样性峰值出现在景观异质性高的时期，如晚MIS 3（30–27 ka）和全新世中期（5–0 ka），而末次盛冰期（LGM, 24–15 ka）因均质化冻原环境导致多样性最低。

4.2 生活史与扩散性状驱动冰后 colonization

冰期苔藓以r策略为特征：单性生殖（monoicous）、小孢子（<20 μm）、多季孢子体（sporophyte），适应强风扩散（如Distichium capillaceum）。全新世转向K策略：双性生殖（dioicous）、大孢子（>40 μm）、单季孢子体，反映竞争增强（如Sphagnum）。胶囊位置从直立（erect，冰期风力传播）变为悬垂（pendulous，局部扩散），印证生态位分化。

4.3 栖息地变迁与生态系统功能

苔藓生态性状显示：冰期偏好低温（Bio10<10°C）、开放生境（非森林占比>70%）、中性土壤（pH>4），而全新世转向暖湿森林-湿地（如Hamatocaulis vernicosus）。泥炭藓（Sphagnum）在晚全新世（4–0 ka）占比达50%，其高持水性促进碳封存（占全球土壤碳30%），而羽藓（Hylocomium splendens）通过固氮作用支持北方森林建立。

4.4 古DNA技术的潜力与局限

尽管sedaDNA宏条形码低估苔藓多样性（仅覆盖GBIF记录的33%），但其首次揭示了跨千年尺度的性状演化。未来需优化引物设计（如靶向苔藓特异性标记rbcL）并完善数据库（如BET性状集），以解析苔藓在碳-氮循环中的功能。

5 结论

该研究为高纬度苔藓群落响应气候变暖提供了历史参照，强调保护景观异质性（如林线交错带）对维持多样性的重要性。当前变暖速率远超自然波动，可能导致苔藓迁移滞后（dispersal limitation），需结合模型（如SDM）预测其生态功能变化。