如何保护植物免受气候变化的影响？问问他们就知道了

在加利福尼亚海岸线和沿海山区生长茂盛的红木和橡树可能很快就会发现生存困难。人为造成的气候变化正在改变这些树木和其他树木所习惯的温度和降雨模式，许多树木已经接近它们所能忍受的极限。
加州大学洛杉矶分校生态学和进化生物学教授劳伦·萨克表示，对于一些加州本土物种来说，寻找合适的新栖息地将很快成为生死攸关的问题。但是，如果这些树能说话，它们会告诉科学家他们想住在哪里？
在一项新的研究中，萨克和其他加州大学洛杉矶分校生物学家领导的团队破译了树叶和木质茎中的一种秘密语言，该语言指向该物种的最佳栖息地。科学家可以利用这些信息更好地确定新的地点，在那里他们可以建立新的植物种群，并为他们现有的栖息地制定更好的保护措施。
令人惊讶的是，科学家和自然资源保护主义者还没有可靠的方法来确定任何特定植物物种的最佳环境；他们倾向于主要根据植物物种目前生长的位置做出判断。但对于许多植物来说，它们目前的栖息地并不理想。
例如，加利福尼亚州拥有丰富的特定气候生态位特有的物种，在世界上其他地方找不到。但农业、工业和城市发展将它们中的许多推向了栖息地的边缘，而气候变化只会加剧这个问题。因此，尽管将物种转移到它们目前所在的栖息地或只保护它们目前的栖息地似乎是合乎逻辑的，但任何一种方法都可能危及物种未来的生存。
这项发表在《功能生态学》上的新研究描述了一个统计模型，该模型根据每个物种的高度来估计它们喜欢的温度和降雨量；其叶片的大小、萎蔫点、解剖结构和化学成分；以及木材的密度。

然后，利用这些数据，科学家们创建了一个统计模型，预测每个物种喜欢的温度和降雨量，而不仅仅是它能承受的温度和降雨。该模型还使科学家能够估计一种植物与当地气候的不匹配程度。
该论文的资深作者萨克说：“植物物种可以通过其叶子和木材的‘语言’直接向我们揭示它们的气候偏好和对潜在气候变化的脆弱性。”。“既然我们知道了这一点，如果你给我们一片叶子和一块木头，我们就可以很好地科学预测这种植物喜欢生活的地方。
“我们正在用植物的组织和生理学语言了解它们的偏好，旨在帮助它们度过不断升级的气候挑战。”
萨克与加州大学洛杉矶分校博士后学者卡米拉·梅代罗斯和一个国际团队合作，分析了加州大学自然保护区系统内一系列环境中100多个物种的10种不同的叶片和木材特征。科学家们分析的生态系统类型——沙漠、沿海鼠尾草灌丛、灌木林、山地湿林、混合河岸林地和混合针阔叶林——覆盖了加州约70%的土地面积。
该论文的第一作者Medeiros说：“叶片和木材特征与物种气候的对应性非常惊人。”。例如，原产于温暖、干燥气候的物种往往身材较矮，叶片更厚、更密，枯萎点更低——这些特征使它们能够在缺水时继续光合作用，在更容易获得水时生长更快。
Medeiros说：“物种偏好的气候在其木材和树叶中的反映显然源于数千年的进化，这种进化使加州的植物生理学与气候相匹配。”。“我们还发现，我们采样的生态系统中的许多植物所处的位置与我们估计的最佳生态位不同。随着气候变化的发生，我们认为这将加剧许多物种的敏感性，包括加州七叶树等常见树木，以及紫鼠尾草和加州紫丁香等灌木。”
长期以来，科学家们对植物的功能特征是否可以用来准确预测其气候偏好存在分歧。到目前为止，还没有一项测试将所有现有的最先进的测量技术——例如，用于确定植物枯萎点的蒸汽压渗透测量法——与先进的统计建模相结合。
Medeiros说：“以前的一些研究逐一分析了个别方法，但我们的研究在同时应用所有方法方面是新的，这给了我们前所未有的预测能力。”。
Medeiros还表示，这种方法可以用来帮助优先考虑哪些受威胁物种最需要保护。

Predicting plant species climate niches on the basis of mechanistic traits.Functional Ecology, 2023; DOI:10.1111/1365-2435.14422