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加州大学洛杉矶分校新闻

加州的一个标志性树种为保护提供了经验

越来越多的加州人亲眼目睹了野火的破坏力。但并不是每个人都能看到大火熄灭后,废墟被清理干净,家园和生活得到重建后会发生什么重新种植树木以帮助自然恢复。

加州大学洛杉矶分校进化生物学家维多利亚·索克领导的一项新研究调查了在加州大火后重新种植的树木是否能够在持续变暖的气候中存活下来。

这项研究发表在《自然科学院院刊》(Proceedings of The Natural Academy of Sciences)杂志上,重点研究了加州标志性的山谷橡树。这项研究是首次证明利用基因组学为保护策略提供信息的潜力的研究之一。从本质上说,这给了物种进化的动力。研究表明,种植基因上更适合高温环境的树木更有可能存活下来,并成长到成熟。

当我们考虑在迅速变化的气候下管理生态系统时,我们必须认识到树木必须能够在过去50年里存活下来。Sork说。

这篇论文还发现了一些令人惊讶的事情:作为加州许多生态系统的重要组成部分,橡树已经很不适应它的环境了即使考虑到2019年的气候条件。

“它们实际上似乎在更冷的气候中生长得比现在更好,”这项研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校拉克雷兹保护科学中心的博士后学者卢克·布朗说。“如果气候更像21000年前的最后一个冰河时代,它们可能会长得更好。”

在上一个冰河世纪的高峰期,夏季气温下降了4到5摄氏度,加拿大大部分地区和美国山区都被冰雪覆盖

在自然保护和土地管理领域,动植物适应环境是一个普遍的假设。这就是进化和自然选择的工作原理。这项新研究对这一假设提出了质疑。

这项研究是十多年前由索克和美国农业部林业局保护遗传学专家杰西卡·赖特发起的一个正在进行的项目的一部分。

研究人员从这些树的94个地点收集了1.1万颗种子。山脉,从圣塔莫尼卡山脉延伸到该州北部的喀斯喀特山麓。他们在温室里把它们培育成树苗,并把它们种植在加州奇科和普莱瑟维尔的两个大型实验花园里。他们追踪了来自不同地方的树木的生长情况,并对其母树的基因组进行排序,以将遗传信息与生长速度联系起来。

随后,研究人员确定了随着气候变化继续使加州变暖,哪些基因变异更有可能茁壮成长。他们预测,在预测的未来更暖的温度下,含有有益基因变异的树木的生长率将比实验中所有树木的平均生长率高出11%,比没有有益基因变异的树木的生长率高出25%。

例如,这样的信息可以帮助美国林务局(U.S. Forest Service)努力恢复具有长期生存机会最佳物种的森林。

“像这样的研究提供了宝贵的见解,帮助土地管理者在造林项目上做出明智的决定,”赖特说。“在特定地点种树时,管理人员必须决定在哪里采集橡子。”

到2070年,加州的平均气温预计将比20世纪中后期高出4.8度。

“这将对这些树的生长速度产生影响,”布朗说。“我们正处在一个具有挑战性的时期,要找出保护科学的最佳方法。这篇论文展示了一种我们可以利用现代基因组学的方法。”

这项研究并没有确定为什么河谷橡树不能很好地适应它们的环境。这可能是因为气候已经变暖了很多,长寿命本;长达500年或者其他未知的因素。

山谷橡树是加州最大的橡树;它能长到100多英尺高,有深绿色的叶子和深深的沟槽树干。它被认为是一个基础物种,因为它为各种动物提供栖息地和食物,包括松鼠、鸟类、鹿和昆虫。在该州的部分地区,它是唯一存在的树种。山谷里的橡树对人类也有好处:过滤水,提供阴凉的地方来躲避炎热。

尽管这篇论文关注的是橡树,但它对气候变化下的保护科学有着更广泛的意义特别是那些进化和适应缓慢的物种。这就是索克和赖特启动这个项目时的想法。

当时,他们希望找到一种保护策略,最终能够单独利用基因信息来实施没有广泛的现场实验。

“并不是世界上的每个人都能收集11000颗种子并把它们种在一个普通的花园里。”Sork说。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:http://newsroom.ucla.edu/releases/valley-oak-conservation-lessons