《Nature Communications》：Woody plant encroachment enhanced negative interactions in Arctic plant communities over the last 24,000 years
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北极地区木本类群（woody taxa）的入侵已被广泛观测到。然而，由于缺乏长期观测数据，此类入侵如何影响植物相互作用仍不确定。在此，研究人员利用来自西伯利亚—阿拉斯加地区九个湖泊的沉积物古DNA（sedimentary ancient DNA, sedaDN
北极地区木本类群（woody taxa）的入侵已被广泛观测到。然而，由于缺乏长期观测数据，此类入侵如何影响植物相互作用仍不确定。在此，研究人员利用来自西伯利亚—阿拉斯加地区九个湖泊的沉积物古DNA（sedimentary ancient DNA, sedaDNA），重建了冰期后木本类群入侵过程中的植物组成与功能性状更替。研究人员应用环境约束零模型（environmentally constrained null model），将植物相互作用从纯环境驱动的植物共存（co-occurrence）信号中分解出来。结果表明，植物相互作用从冰期以正相互作用为主（如保育植物促进作用，nurse-plant facilitation）转变为全新世以负相互作用为主（如竞争）。这一转变与植物群落从草本到木本类群的更替同步发生，并借助植物性状信息证明，群落平均株高与根长随之增加。研究人员认为，气候（外部因子）支撑了末次冰期结束时木本类群的大范围扩张，进而改变了植物相互作用（内部过程），并进一步加剧了扩张。该机制或可为当代“北极变绿”提供类比。此外，木本植物入侵可能限制本地物种的地理分布范围，增加本地类群局部丧失的风险，同时提高β多样性。
在过去数十年间，北极地区木本类群扩张与生物量增加（即“北极变绿”）已被广泛观测到。现有研究提示木本植物入侵可能降低其他功能群的多样性与覆盖度，但部分灌木也可作为保育植物（nurse plant），通过正相互作用促进邻近类群的建立与存续。然而，受限于仅数十年的短期观测，木本植物扩张的长期生态后果仍存在关键不确定性。根据压力梯度假说（Stress Gradient Hypothesis），植物间的正相互作用在胁迫环境中更为普遍，而负相互作用在有利环境中占优。但除垫状植物（cushion plant）外，北极生态系统中其他植物相互作用的研究仍十分有限，制约了对未来群落动态的预测能力。植物通过株高、根长等功能性状与邻近植物相互作用，木本扩张如何驱动群落水平性状变化并进而重塑群落尺度互作格局，目前仍不清楚。末次冰期至全新世期间温度上升所驱动的植物群落转变，可为理解当代北极生态变化提供历史类比。东北西伯利亚和阿拉斯加地区在末次冰期基本无冰盖覆盖，且拥有高分辨率湖泊沉积记录，结合沉积物古DNA（sedaDNA）技术，为重建长期植物群落动态提供了坚实基础。
研究人员利用来自东北西伯利亚和阿拉斯加地区九个湖泊的sedaDNA数据，重建了过去24,000年植物群落组成与功能性状变化，并采用环境约束零模型（environmentally constrained null model）将植物相互作用从纯环境驱动的共存信号中分离出来。研究表明，植物相互作用从冰期以正相互作用为主（如保育促进作用）转变为全新世以负相互作用为主（如竞争），这一转变与草本向木本类群的群落更替同步发生，并伴随群落加权株高和最大根长的增加。结构方程模型（structural equation model, SEM）进一步揭示，温度通过促进木本类群扩张及群落功能性状变化，间接驱动负相互作用比例上升。该机制为当代“北极变绿”提供了历史类比：木本植物入侵可能限制本地物种地理分布，增加局部灭绝风险，同时提高β多样性。相关论文发表在《Nature Communications》。
为开展该研究，研究人员重新分析了已发表的sedaDNA宏条形码数据，样本队列来源为Courtin等、Jia等及Herzschuh等研究覆盖的东北西伯利亚—阿拉斯加九湖沉积物岩芯，靶向叶绿体trnL（UAA）内含子P6环。将369个样本按时间片划分并进行100次稀释重采样后，基于MaxEnt物种分布模型（species distribution model, SDM）模拟温度驱动的物种出现概率；应用环境约束零模型计算C-score指数，系统排除温度过滤、扩散限制与随机过程，推断直接植物相互作用。植物株高与最大根长性状数据取自TRY、TTT（Tundra Trait Team）和GRooT（Global Root Trait）等数据库，并采用SEM量化温度、性状与负相互作用比例间的路径关系。
**冰后期木本植物扩张响应气候变暖**
相对丰度数据表明，14.0 cal ka BP（校正千年距今）之前群落以草本为主，杂类草（forbs）约占60%；此后木本类群丰度增加，杨柳科（Salicaceae）由15%升至约20%，其他灌木在全新世初期达到31%峰值，乔木亦增至约9%。群落加权株高在16至14 cal
