Climate manipulations differentially affect plant population dynamics within versus beyond northern range limits
Climate manipulations differentially affect plant population dynamics within versus beyond northern range limits
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气候操纵对北部范围内和之外的植物种群动态的影响不同
DOI：
10.1111/1365-2745.13494
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发表时间：
2020
影响因子：
5.5
通讯作者：
Bridgham, Scott D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Reed, Paul B.;Peterson, Megan L.;Pfeifer‐Meister, Laurel E.;Morris, William F.;Doak, Daniel F.;Roy, Bitty A.;Johnson, Bart R.;Bailes, Graham T.;Nelson, Aaron A.;Bridgham, Scott D.
预测未来气候下物种分布范围的变化是保护生态学的核心目标。研究多个物种当前分布范围内和之外的种群有助于确定人口对气候变化的反应是否表现出方向性，表明范围变化，以及一系列物种的反应是否一致。我们对美国西北太平洋纬度气候梯度三个地点的温度和降水实验操作进行了为期三年的实验，对种植在其北部分布范围内的六种本土多年生草原物种的人口反应进行了量化，其中两个物种超出了其北部分布范围。我们使用积分预测模型估计了种群增长率（λ），并测试了不同人口生命率（人口补偿）对气候的相反反应。在物种成功建立繁殖种群的地方，变暖对物种当前范围内的地点产生了负面影响。相反，变暖和干旱对在北部范围之外种植的两个物种产生了积极影响。由于发芽率和幼苗存活率极低，大多数物种未能在其当前分布范围内的一个或多个地点建立繁殖群体。我们发现几乎没有证据表明人口补偿可以缓冲人口对气候治疗的影响。综合。这些结果支持了对一系列物种的预测，这些物种的范围将需要随着气候变化而变化，因为当前范围内的种群数量变得越来越容易减少。能够扩散到其前沿之外的物种可能更有可能持续存在，因为我们的证据表明，预计的气候变化可能有利于这些种群。如果物种无法自行扩散到新的栖息地，则可能需要考虑辅助迁徙，以防止脆弱物种的广泛消失。
Predicting species' range shifts under future climate is a central goal of conservation ecology. Studying populations within and beyond multiple species' current ranges can help identify whether demographic responses to climate change exhibit directionality, indicative of range shifts, and whether responses are uniform across a suite of species.We quantified the demographic responses of six native perennial prairie species planted within and, for two species, beyond their northern range limits to a 3‐year experimental manipulation of temperature and precipitation at three sites spanning a latitudinal climate gradient in the Pacific Northwest, USA. We estimated population growth rates (λ) using integral projection models and tested for opposing responses to climate in different demographic vital rates (demographic compensation).Where species successfully established reproductive populations, warming negatively affectedλat sites within species' current ranges. Contrarily, warming and drought positively affectedλfor the two species planted beyond their northern range limits. Most species failed to establish a reproductive population at one or more sites within their current ranges, due to extremely low germination and seedling survival. We found little evidence of demographic compensation buffering populations to the climate treatments.Synthesis. These results support predictions across a suite of species that ranges will need to shift with climate change as populations within current ranges become increasingly vulnerable to decline. Species capable of dispersing beyond their leading edges may be more likely to persist, as our evidence suggests that projected changes in climate may benefit such populations. If species are unable to disperse to new habitat on their own, assisted migration may need to be considered to prevent the widespread loss of vulnerable species.
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