树木是平静自由的象征，还是隐藏杀招的高手？这篇文章揭示了森林奇妙的保护机制——种子大小年机制 (masting)。
种子、果实和坚果富含碳水化合物、脂肪和蛋白质，是自然界中最高品质的植物食物之一。当种子多时，种子捕食者例如鸟类、松鼠和昆虫可以享用一顿大餐。他们的种群数量会增长，因为有充足的食物供他们食用和喂养后代。
但在丰产后的几年，当种子生产量低时，这些动物可能会难以找到食物，从而导致他们的种群数量下降。与此同时，一些在丰产年未被吃掉的种子可能会发芽并成长为新的树木，这可能导致树木数量的增加，影响森林的整体生长和其他生物的栖息地。
种子生产大小年可以帮助树木迷惑它们的种子捕食者，但是也有可能同时影响了对树木有益的种子扩散者。那么依赖与动物传播种子和花粉的树种会不会需要放弃这种防御选项呢？
为了回答这个问题，研究人员提出了可以定义种子生产大小年的三个要素。第一个是波动性，反映了种子年度产量的波动程度。第二个是周期性，指的是高产年之间的时间间隔。第三个是同步性，代表了许多树在同一年内大量产生种子的普遍趋势 (图1)。
▲图1 | 定义种子生产大小年的三要素：波动性，周期性，和同步性
通过分析全球1200万观测值，本研究证实了假说：最依赖动物扩散种群的树种必须放弃这种防御选项（图2,较小的波动性和同步性）。在北美和欧亚的温带森林中，针叶树可以用木质、树脂涂层的球果来保护它们的种子，其中许多带有刺。但是一旦种子落在森林地面上，暴露的种子会迅速被啮齿动物耗尽。因此，针叶林里的冷杉需要这种防御机制，松树和云杉也会有大小年，但程度较小（图3）。
▲图2 | 三种要素与种子捕食与传播（绿色），营养（蓝色），以及气候背景（红色）之间的关系。
▲图3 | 三种要素的种间区别。
研究人员报告说，营养和气候梯度也在大小年现象中起作用。
需要大量营养的物种往往在年度种子产量变化中较低（波动性小），而那些经常出现在营养丰富、温暖湿润地区的物种在高产年之间的时间间隔较短（周期短）。
同时，丰产在寒冷和干燥的地方更常见（周期长，同步大）。这种情况发生在动物扩散种子的需求较少的地方，与湿润和温暖的热带地区截然相反。
文章证明了多样化的森林是无数因素共同作用的结果，树种们适应自己的独特环境以生存。
论文信息
标题：Masting is uncommon in trees that depend on mutualist dispersers in the context of global climate and fertility gradients
期刊：Nature Plants
类型：Article
作者：邱桐*【Pennsylvania State University】, Marie-Claire Aravena【Universidad de Chile】, ...... , & James S. Clark【Universite Grenoble Alpes】
时间：2023-06-28
DOI ：https://doi.org/10.1038/s41477-023-01446-5
免费链接：https://rdcu.be/dfGtN
作者简介
邱 桐，宾夕法尼亚州立大学（Penn State）生态系统与科学系助理教授。其主要研究领域为生态遥感，通过使用贝叶斯统计模型综合来自卫星和航空遥感的地理空间大数据与来自监测网络的生态大数据，来量化全球变化对森林生态系统的影响。
课题组网页：https://www.tongqiulab.com/
学校网页：https://ecosystems.psu.edu/directory/tvq5043
来源：生态学家
转自：“iPlants”微信公众号
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