核心概念生物多样性收藏的文章发布日期:2022年4月25日

阿拉斯加亚北极地区植物多样性的秘诀

作者

莎拉·e·斯蒂芬

卡尔·罗兰

年轻的评论家

沉睡巨人中学

摘要

渴望植物的多样性?让我们来混合一下!首先，我们收集可用的成分——一点土壤，一些营养物质，以及附近的一些植物。然后，我们把它们加在一起，倒在一个景观上，让我们的混合物静置。听起来容易吗?但是等等，我们用的土壤是不是太酸了?我们加的液体够吗?我们的景观是平的还是倾斜的?我们如何调整配方，在一个地方种植最多的植物种类?作为植物生态学家，我们前往阿拉斯加亚北极地区的偏远地区，看看哪些物种生长在那里。 At each place, we record the condition of the environment and tally the number of plant species we find. Over 1,000’s of visits, we now have a pretty good recipe for cooking up plant diversity! By learning about where plant diversity is high now, we can help protect it into the future.

欢迎来到亚北极厨房

的靠近北极的是指世界上既不完全是“北极”也不完全是“温带”的地区。它有漫长、寒冷、黑暗的冬天和短暂、温暖的夏天。亚北极是植物生存的艰难之地。太阳以较低的角度撞击地面，比在赤道时的能量要小。更糟糕的是，夏季只持续3个月!大多数植物每年都没有很长的生长时间，必须在短短几个月内产生所有的能量。因此，许多植物已经适应了一种生命策略，它们需要一个以上的季节来开花、结果和种子。即使是你看到的小植物也可能有许多年(甚至100年!)的历史。

植物生态学家科学家们对植物如何与环境相互作用感兴趣吗?他们观察植物在哪里生长，物种是如何到达那里的，以及植物用来生存的技巧。植物生态学家学习的一种方法是去一个有趣的地方，环顾四周，记录下他们看到的所有植物物种。它们还记录了该地点本身的信息，比如是否在陡峭的斜坡上，以及土壤的温度。但他们如何在一个巨大的地方研究植物生态学呢?

尝一口植物多样性

德纳里国家公园位于美国阿拉斯加州，占地约240万公顷(9500平方英里)。图1)．它比美国的新罕布什尔州或伯利兹国还要大一点。为了收集有关那里植物的信息，植物生态学家访问了1000多个不同的地点和测量地块。地块就像一小块土地，他们可以在几个小时内调查清楚。通过调查这些小块地，可以了解在大片荒野地区植物物种生长的位置。

图1 - (A)该地图以黄色显示亚北极气候带的大致位置。 — 图一-**(一)**这张地图用黄色标出亚北极气候带的大致位置。

红框显示阿拉斯加的位置。**(B)**德纳里国家公园和保护区位于阿拉斯加中部，被认为是亚北极的一部分。**(C)**植物生态学家使用工具来“咬一口”景观。这种测量系统可以在景观的许多地方重复使用。黄线是横贯地面16米的带子。添加蓝色圆圈是为了显示我们记录小区特征和计数植物种类的区域。

植物生态学家的目标是用同样的方法测量每一块地。这样，他们就可以比较各个图中收集的数据，并可以在未来重复测量(图1)．通过在许多地方多次观察物种，科学家们可以了解植物的“偏好”，例如，某些植物喜欢在哪里生长，以及其他哪些植物生长在它们附近。

什么是植物群落?为什么要寻求多样性?

植物群落的形成是由于特定的植物物种相互联系。有时它们与环境条件相一致。例如，在一个干燥的地方，可能会有一群植物，它们进化出了适合干燥条件的结构，比如长根或多毛的叶子。其他时候，物种聚集在一起，互相补充。例如，在高大树木生长的地方，浓密的树冠限制了照射到地面的阳光。耐阴的小植物可以在树冠下茁壮成长。密集的树冠层阻挡了其他需要大量阳光的物种。

一些植物群落有高多样性这意味着它们包含许多不同的物种。其他植物群落的多样性较低，只有少数几种。在社区和学校里，不同的观点可以增强创造力，改善解决问题的能力。植物群落的多样性也提供了类似的好处。不同的植物群落为其他生物提供了不同的栖息地。多样化的植物群落也往往包括在景观的其他地方找不到的独特物种。通过了解不同植物群落的生长地点和时间，我们可以更好地保护它们。

是时候做饭了!

我们如何在景观中找到不同的植物群落?首先，让我们跟随下面的烹饪步骤，了解不同的亚北极植物群落可能在何时何地发展(表1)．然后我们将查看一些数据，看看哪里的植物多样性最丰富。

表1 -植物多样性的配方“所需信息”一栏包括一些在调查特定地点的多样性时要考虑的最重要的项目。请注意，该表与亚北极[1]的地方最相关。为了确定其他地区的多样性，可能需要更多的信息。 — 表1 -植物多样性的配方“所需信息”一栏包括一些在调查特定地点的多样性时要考虑的最重要的项目。请注意，该表主要与亚北极地区有关[1］．为了确定其他地区的多样性，可能需要更多的信息。

第一步:收集材料

在我们的植物多样性食谱中，主要成分是植物种类。你认为阿拉斯加能生长热带花卉吗?或者是堆积在高山之上的海草?不，这不太可能。在研究亚北极地区的植物多样性时，我们在某种程度上受到了目前在亚北极地区及其周围发现的植物的限制。这叫做物种池它包含了一个地区能生存的最多的物种而且目前在该地区或最近曾在那里。一个植物物种要成为植物群落的一部分，必须已经存在或能够到达那里。

另一个重要的成分是土壤。土壤是大多数植物与环境相互作用的基础。土壤条件因土壤的岩石类型、与气候相关的热量和水分输入以及土壤发育的时间而异。在亚北极，年轻的土壤(小于100年)往往是岩石和温暖的。较老的土壤(超过5000年)往往充满有机渣土并被冻结[2］．每种植物对这些土壤条件有不同的耐受性。因此，土壤在影响特定地区植物群落的多样性方面起着关键作用。

第二步:选择一个烤盘，调整烤箱

烘焙时，你使用的炊具类型会影响面糊从烤箱接收热量的方式。应用于我们对植物多样性的探索，这意味着我们必须考虑景观的形状。即使从同一组植物物种和其他成分开始，植物生长的土地也会影响它们的生存。

高程，坡度，和方面是决定植物多样性的重要景观特征。坡度是土地的陡度，坡向是土地面向的方向。它们共同决定了一个地点能接受多少阳光和多少水分。在亚北极的高纬度地区，太阳以较低的角度照射地球，因此它本身并不是很强。但是，如果陆地向太阳倾斜，其变暖效应可能会更大。

说到阳光和温暖，在烘焙时，烤箱的温度很重要!你有没有遵循过一个食谱，只把你的锅放在最上面的架子上?或者在烤的过程中旋转烤盘?小气候是一个术语，用来描述经历不同气候的景观(或烤箱)的一小部分。多样的小气候使各种各样的植物在那里茁壮成长。

第三步:混合，倒入，静置

任何一个好的厨师都知道，食谱不仅仅是一份食材清单!添加原料的顺序通常很重要。在植物群落中，最先到达的植物往往比后来到达的植物具有竞争优势。在其他情况下，某些物种无法生存，除非这些早期到达者对该地点做了一些工作，使其更适合居住。

偶尔，一个地点会受到野火、山体滑坡、洪水，甚至是熊挖洞的干扰。当这种情况发生时，就有点像打翻了一碗食材。有时配方是可用的，可以按照预期准备。其他时候，一个关键的部分丢失了，结果的混合物就不一样了。当一个干扰“重启”一个植物群落时，一组不同的物种可能会接管。这种重新启动可能会在未来许多年改变一个地区的植物多样性。3.］．

亚北极的惊喜?德纳里的多样化阿尔卑斯山

开放的高山苔原包含了阿拉斯加亚北极地区最多样化的植物群落[1］．这可能看起来很奇怪，因为你可能会想象山顶寒冷、多雪、多风。但在高海拔地区，可以将食材、烤盘、烤箱和操作程序完美结合。图2)．

图2 -德纳里国家公园和保护区的这些地点显示(A)低(11种，海拔743米)，(B)中等(24种，海拔767米)和(C)高(45种，海拔1008米)植物多样性。 — 图2 -德纳里国家公园和保护区的这些遗址**(一)**低(11种，海拔743米)，**(B)**中等(24种，767米)，和**(C)**植物多样性高(45种，1008米)。

你能把你看到的任何一个地点特征与我们的植物多样性配方相匹配吗?

在我们的物种池中，有许多小而顽强的植物非常适应高山环境。在许多冰川期，这些物种在高山地区生存，因为下面的山谷充满了冰[4］．山顶由裸露的基岩或其他年轻的土壤构成。这些土壤比低海拔地区常见的冰冻酸性土壤更适合生长[1］．一些山坡向南倾斜，让更多的热量在季节早期积累起来。这延长了潜在的生长周期。在土地倾斜的地方，由于小型滑坡，存在小规模的土壤差异。这些微小的干扰创造了吸引物种池中的物种的小气候[5］．这些物种中有许多能忍受高山环境。风和寒冷阻挡了较大的灌木和树木，它们会占用大量的生长空间和土壤养分。

改进食谱

植物在景观上的排列是一个持续多年的现象。它是一系列复杂的可预测和不可预测事件的结果。随着全球范围的气候变化改变景观，植物多样性可能会发生变化。例如，在亚北极地区，我们发现树木和灌木生长在更高的海拔。它们夺走了多样、开放的高山苔原群落的空间[1］．如果这些群落消失了，植物多样性的配方将如何改变?

了解单个植物物种及其形成的群落在今天的景观中存在的位置是很重要的。这些信息有助于植物生态学家预测这些物种如何能够适应未来的变化。随着时间的推移，通过监测植物群落对变化的反应，生态学家可以改进植物多样性的“配方”。你有没有注意到是什么影响着你生活的地方的动植物多样性?气候、历史和社区发展的哪些因素可能起作用?是时候洗漱，收集食材，开始做饭了!