树木需要风才能繁殖。气候变化正在破坏这一过程。

树木需要风才能繁殖。气候变化正在破坏这一过程。

树木看似静止不动,但运动是它们生活中很重要的一部分。加州大学伯克利分校植物生物地理学博士后研究员马修·克林说,为了繁殖,许多树木依靠风来传播花粉和种子。

克林领导的一项研究于 4 月 27 日发表在《美国科学院院刊》上,研究了风向如何影响树木种群之间的 DNA 交换。他们的研究结果表明,风力和风向等因素有助于塑造森林景观的基因构成。

克林说,随着气候变暖,一些植物在目前的环境中将无法茁壮成长,它们需要移居到历史上较凉爽的地方才能保持舒适的温度范围(对于许多植物来说,这种情况已经发生了)。但关于植物究竟如何到达那里仍有许多问题,他说,“植物运动中最大的不确定领域之一与风有关”,因为风的传播很难大规模测量。

Kling 和他的合著者、加州大学伯克利分校综合生物学教授 David Ackerly 利用 72 篇之前发表的科学论文收集了全球近 100 个不同树种的近 2,000 个树种的遗传数据。研究人员利用这些遗传数据,将其与他们开发的“风向”模型进行比较,该模型基于三十年来的每小时风力数据。

克林说,风模型为我们预期的种子和花粉在广阔地理范围和长期内传播的方式提供了预测。“而遗传数据则提供了一个测量估计,完全独立于风数据,可以预测种子和花粉过去在广阔地域内传播的方式。”作者随后将风模型的预测与观察到的遗传模式进行了比较,使他们能够测试风是否真的在驱动它们。

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“我们发现证据表明,种子和花粉的迁移往往优先发生在盛行风方向,”克林说。换句话说,种子和花粉被顺风带走的次数比被逆风带走的次数多。他们还发现,位于顺风方向(即风吹方向)的种群总体上通常具有更大的遗传多样性。此外,他们还发现,由强风连接的不同树种群彼此之间的相似性要高于由弱风连接的不同树种群,这表明这些树种群之间正在发生迁移。

“从很多方面来看,这篇论文的发现都是可以预见的——许多专注于植物的研究人员已经了解了花粉和种子通过风传播之间的联系,以及这些因素如何促进或限制繁殖、传播、连通性和遗传多样性,”温哥华岛大学的进化生物学家 Jasmine Janes(未参与这项研究)在给《大众科学》的电子邮件中写道。“这篇论文的有趣之处在于,它将许多这些想法结合在一起,并在一系列数据集上进行了测试”,这样科学家和森林管理者就可以更深入地了解广泛的模式。

克林说,了解一种树种的分布范围在气候变化下如何快速迁移很重要,但考虑不同的遗传适应性如何在特定树种的种群之间传播也很重要。“我们可以想象,随着时间的推移,不同气候和不同物种分布地区的种群可能已经进化出不同的适应性,以便在特定的气候条件下更好地生存,”克林说。

“随着气候变暖,这些基因变异能够在物种范围内的不同种群中传播将变得非常重要,以帮助其他种群更好地适应未来的变暖条件。”

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