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全球蕨类物种需要当地的保护解决方案

花匠小妙招
2025-04-29 05:51

是什么使植物稀有或丰富？ Heo 和同事们将目光投向了一个有趣的主题——哈特舌蕨 (HTF) 复合体。这项研究发表在 Annals of Botany, 揭示了新的亮点全球气候和土地利用变化如何影响这种蕨类植物群的数量和分布，其中包括五个地理隔离的物种。他们的发现可作为理解其他植物物种和生态系统中类似动态的模型。

鹿舌蕨，科学上称为冬凌草, 由于其独特的叶子结构，是一种独特的蕨类植物。与许多具有复杂、分裂叶子的蕨类植物不同，鹿舌蕨具有简单、不分裂的叶子，长而扁平，据说看起来像鹿或牡鹿的舌头。

鹿舌蕨是主要分布在气候温和的地区，如欧洲，但也在北美、东亚和新西兰的某些地区。它喜欢潮湿、阴凉的栖息地，通常生长在富含石灰石的土壤中，例如在峡谷、峡谷或岩石露头中发现的土壤。

从科学的角度来看，哈特舌蕨很有趣，因为它是一种蕨类植物复杂，意味着它包括各种密切相关的物种它可以提供对进化生物学、物种适应和气候变化对生物多样性影响的见解。

哈特舌蕨复合群分类单元的地理范围、种群密度和地理隔离度的分布和差异。图像： o 等。 2023.

此外，鹿舌蕨的生态位相对狭窄，这使得它对环境变化更加敏感。这种特殊性意味着它可以作为一种“指示物种”，这意味着这种蕨类植物的健康和数量可以为科学家提供有关它们所居住的生态系统整体健康状况的宝贵线索。在他们的文章中，Heo 和同事写道：

蕨类植物通常被认为是生物指示剂，对环境条件特别敏感。据报道，几种蕨类植物在当地丰度和气候条件之间存在明显的相关性（凯斯勒 et al., 2011; 蒲托 et al., 2016; 德加斯珀 et al., 2021; 博纳里 et al., 2022), 他们对人为威胁的脆弱性也得到了广泛认可 (法官 et al., 2011; 马里尼 et al., 2011; 布鲁米特 et al., 2016). 尽管如此，HTF 复合体中局部丰度的空间异质性表明区域或局部因素在其丰度模式中具有潜在作用。环境控制的等级系统可能决定了丰度模式，这样气候和土地利用动态在全球范围内起作用，但受到区域到局部尺度决定因素的调节，例如地形、地质和微气候，这些因素在越来越精细的尺度上运作（霍华德，2015).

o et al. 2023

Heo 和他的同事们想要了解的正是这种全球和当地因素之间的相互作用。为了掌握它，他们使用了一种方法，比如查看分成网格的世界地图，其中每个单元格为 100 公里乘 100 公里，以了解该植物物种在每个地区的分布和丰度。

研究人员收集了每个网格单元中蕨类植物种群数量的数据。然后，他们使用有关环境的信息，例如气候、土壤条件、景观和人类影响，来探索可能影响这些蕨类植物发现地点和密度的因素。

该研究的一部分还涉及了解环境变化（如气候变化）如何影响这些植物的生长地。他们使用复杂的计算机模型来模拟过去和未来的气候条件，并了解植物的适宜栖息地是如何发生变化的。他们将这些信息与对保护工作的检查结合起来。他们计算了每个区域有多少在保护区内，并将其用作估计人为变化对植物分布的影响的代理。

Heo 及其同事对美国的蕨类植物种群进行了案例研究。在这里，研究人员分析了一个多世纪以来收集的长期数据，以了解蕨类植物的数量如何随时间变化，以及这是否与气候变化或人类活动有关。

为了了解这些不同因素如何影响一个地区蕨类植物的数量，研究人员使用了一种称为增强回归树的统计模型。它可以处理因素之间的复杂关系，擅长管理嘈杂的数据。

Heo 和同事寻找的不仅仅是栖息地的丧失。他们还寻找“热点”——这些植物特别丰富的地区，因为它们可能对物种的生存很重要。

研究结果表明，鹿舌蕨类植物群更喜欢特定的生物气候条件，在分布于北半球各地区的温带阔叶林和混交林中数量最多。这些栖息地的不均匀分布解释了鹿舌蕨类植物分散的全球丰度模式。

该研究还表明，气候变化正在导致鹿舌蕨丰度模式发生变化，自大约 21,000 年前的末次盛冰期以来，热带种群数量减少，高纬度地区种群数量增加。距离衰减效应表明低纬度地区的种群面临更强的灭绝压力，这解释了两个南方类群的稀有性。

Maidenshair spleenwort 和 Hart's-tongue 蕨类植物。图像： Canva.

另一个重要的全球驱动因素是人为威胁导致的土地利用变化。然而，这些影响因地区而异，可能是由于栖息地保护水平不同所致。东亚牡鹿舌蕨类植物主要分布在受高度保护的地区，这表明受保护程度较低的地区由于集约化土地使用而遭受了局部灭绝。

区域因素在鹿舌蕨类植物丰度模式中也起着至关重要的作用。例如，在欧洲，降水季节性是丰度模式的主要决定因素，而在东亚，降水、温度和地形崎岖度的空间异质性是重要的影响因素。

该研究还指出，过去 100 年的趋势表明，哈特舌蕨种群在美国向北转移，北部增加，南部减少。有趣的是，与同纬度未受保护的种群相比，受保护部门保护的种群呈上升趋势。

该论文强调了气候变化如何将这些蕨类植物的理想栖息地从热带转移到高纬度地区——远离赤道的地区。这意味着，随着地球气候的变化，这些蕨类植物通常可以生长和繁盛的地方也在发生变化，这可能会影响该物种未来的生存。

人类活动也发挥着重要作用，特别是在保护区方面，人类活动受到限制以保护野生动物。北美洲暴露于低保护水平的蕨类植物种群比例最高，而东亚在高度保护地区的比例最高。新西兰的所有蕨类植物种群都处于中等保护之下。

该研究强调了影响鹿舌蕨等物种分布和生存的因素的复杂性。这表明两者气候变化和人类活动会对这些植物产生重大影响，表明保护措施和谨慎的土地管理对保护生物多样性的重要性。

这些发现不仅对所研究的蕨类植物很重要，而且可能对其他植物物种也很重要，因为许多植物同样受到气候条件和人类活动的影响。然而，正如该研究强调的那样，确切的影响可能会因每个地点的具体环境因素而有很大差异。这强化了这样一种观念，即没有“放之四海而皆准”的保护方法——必须在对每个地区和物种的独特特征和需求有敏锐理解的情况下设计策略。

阅读文章

Heo, N.、Leopold, DJ、Lomolino, MV、Yun, S. 和 Fernando, DD (2023) “Global and regional drivers of abundance patterns in the hart’s tongue fern complex (Aspleniaceae)“ Annals of Botany, 131(5)，第 737–750 页。可在： https://doi.org/10.1093/aob/mcac129.