고산 관목 성장은 생물 군계 전반에 걸쳐 이중 계절 패턴을 따릅니다.

커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 793(2022) 이 기사 인용

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기후 변화로 인해 추위에 적응된 고산 생태계가 온난화의 핫스팟으로 변하고 있습니다. 그러나 고산 관목의 성장 원동력, 관련 바이오매스 증가 및 탄소 저장의 복잡성은 잘 알려져 있지 않습니다. 우리는 257개의 밀도계를 사용하여 대비되는 생물군계, 지중해 및 툰드라에 걸쳐 6가지 일반적인 관목 종의 고산 성장 메커니즘을 모니터링하여 높은 시간 해상도에서 줄기 직경 변동성을 기록했습니다. 관목 성장을 현장 환경 조건과 연결하여 일반화된 추가 모델로 구현된 분산 지연 비선형 모델을 기반으로 연간 성장 패턴을 모델링했습니다. 우리는 생물 군계 전반에 걸쳐 뚜렷한 이봉 성장 패턴을 발견했으며, 직관에 반하여 추위에 적응된 생물 군계 내에서는 수분, 가뭄에 적응된 생물 군계 내에서는 온도가 결정적이었고 예상치 못한 결과를 가져왔습니다. 더 따뜻한 세계에서 지중해 고산지대는 강한 식생 이동, 바이오매스 증가 및 녹화를 경험할 수 있는 반면, 고산 툰드라는 식생 패턴의 변화가 적고 바이오매스 축적량이 미미하며 갈변 현상이 발생할 수 있습니다.

급격한 기후 변화는 생물군계 전반에 걸쳐 목본 식물에 영향을 미칠 것으로 예상되지만, 최근 수십 년 동안 관찰된 추세는 계절적으로 이질적이고 공간적으로 가변적입니다1. 지구 평균을 능가하는 기온 상승으로 인해 고지대 생태계가 기후 온난화의 핫스팟으로 바뀌고 있습니다2,3. 이러한 신흥 핫스팟 내에서 생명체는 고산 환경의 물리적 특성에 진화적으로 적응했습니다. 온도가 너무 낮아 나무 성장을 지원할 수 없고 식물 종은 저온 기후 한계에 도달합니다4. 동시에, 이 식생 구조에서 관찰되고 예측되는 변화는 지구 탄소 순환과 기후에 큰 영향을 미칠 것으로 예상됩니다4,5. 그러나 관찰된 추세의 복잡성과 공간적 이질성을 고려할 때 중요한 패턴과 기본 생리학적 과정은 여전히 ​​잘 이해되지 않고 있습니다6,7.

툰드라 생물 군계의 고산 지역에서는 강렬한 온난화 추세3,8로 인해 관목 성장이 크게 강화되고 최상부 분포 한계에서 관목 침입이 촉진되어 바이오매스가 광범위하게 증가하고 난쟁이 관목이 덮일 수 있게 되었습니다9,10. 이는 잠재적인 영향을 미칩니다. 대기 CO2의 흡수 및 저장뿐만 아니라 경관의 녹색성 및 관련 피드백3,6,7,11. 위도의 기온 하강을 제외하고, 이러한 고위도 생태계의 성장은 주로 고도 증가에 따른 기온 감소로 인해 제한되는 것으로 생각됩니다4. 온도 및 자유 대기 조건과의 이러한 연관성은 나무에 비해 관목에서 덜 두드러지는 것으로 생각되는데, 이는 주로 나무의 키가 낮기 때문입니다12. 동시에, 최근 연구에서는 적설 기간 및 공간 분포13,14 및 관련 토양 수분 체계7,15를 포함하여 식물 성장 및 분포에 대한 다른 동인의 지역적 영향을 강조합니다. 따라서 강수량과 계절성의 잠재적 변화는 이 지역의 목본 식물의 성장에 추가로 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 강수량은 북극의 대부분 지역에서 증가할 것으로 예상되며16 이는 기온 상승과 관련된 증발 수요 증가와 복잡한 상호 작용을 수반할 수 있습니다7.

지중해 생물군계의 기후는 덥고 건조한 여름과 온화한 겨울을 특징으로 하며, 겨울에는 최대 강수량이 뚜렷하고 건기 이후에는 극심한 강수량이 자주 발생합니다16,17. 따라서 관목 성장은 여름철 가뭄으로 인해 크게 제한되므로 성장 계절이 따뜻해지고 건조화가 증가하면 성장이 감소할 수 있습니다2,18. 동시에, 고산 지역 내에서의 성장은 보호용 눈 덮음이 거의 없는 비교적 추운 겨울로 인해 추가로 제한됩니다19,20. 따라서 예측된 겨울 온난화는 열적 제약을 줄이고 결과적으로 성장 기간을 연장함으로써 이 지역의 관목 성장을 향상시킬 수 있습니다21,22.