在全球气候持续变暖的背景下，物种边界的迁移是全球变化生态学研究的核心问题之一。普遍认为，随着全球气候变暖，物种分布边界（如高山树线）会呈现扩张趋势。然而，观测发现近百年物种边界的迁移速率显著低于气候变暖的预期，且呈现出明显的区域和物种差异。传统研究仅关注温度变化本身的影响，忽略了物种对温度变化的敏感性差异。近期，中国科学院青藏高原研究所生态系统格局与过程团队联合西班牙科研机构，基于半球尺度的树线数据开展研究，从物种热生态位角度系统量化了树线对气候变暖的响应敏感性，揭示了树线迁移速率在不同地区和物种间存在显著差异的关键机制。
研究团队整合了全球9种典型树线树种、66个高山树线样点的长期观测资料（图1a），结合物种全球分布数据，构建了“冷耐受指数”（Cold Tolerance Index，CTI），用以刻画树线所处环境在物种热生态位中的相对位置，从而量化其低温胁迫强度。
结果表明，全球大多数树线并非处于物种热生态位的绝对冷缘，而是位于生态位的偏冷区域（平均CTI=0.21，图1b）。这意味着树线不仅受到低温限制，同时也受到干旱、养分条件、种间竞争等非热量因子的限制。同时，CTI对树线迁移速率的解释力（47.68%）显著高于升温幅度（20.64%，图1c-d）。二者构建的联合模型解释了全球树线迁移的62.44%，远高于以往仅考虑环境变化的全球性研究。具体而言，位于生态位冷极限附近的树线在变暖后迁移最快，因为变暖直接缓解了低温限制；而对于未处于冷极限的树线，即便变暖显著，其边界依然可能因水分、土壤养分不足或其他生态位轴的限制而保持稳定。因此，树线迁移的核心机制在于物种边界是否真正处于低温限制条件中，这决定了变暖是否能够触发明显的边界变化。
该研究从生态位理论出发，为理解和预测全球变化下物种分布边界的响应提供了新的分析框架。未来在评估生物对气候变化的敏感性及制定生物多样性保护策略时，应更加关注种群在生态位空间中的相对位置，而不仅是环境变化的绝对幅度。
上述研究成果以“Faster boundary shifts near the cold limit of species' niche”为题近期在线发表于《New Phytologist》期刊，我所博士研究生郑翔宇为论文第一作者，梁尔源研究员为通讯作者。研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金项目等项目资助。
文章链接：https://doi.org/10.1111/nph.70812
图1.冷耐受指数（CTI）比增温幅度能更好的解释树线迁移速率。(a)该地图展示了所有树线样点的分布情况（样本量：n = 66）。(b)以生长季平均温度（GST）表示每个物种的热生态位范围，以及树线样点GST在热生态位内的相对位置（彩色点）。线段表示物种热生态位宽度，其定义为物种全球分布记录中，所有点GST的第1和第99百分位数。灰色垂线表示所有树线样地的平均GST。(c)树线迁移速率随CTI指数下降（偏差解释度：47.68%，p<0.001），(d)随当地增温幅度线性上升（偏差解释度：20.64%，p<0.001）。阴影区域表示95% 置信区间。不同形状和不同颜色的点代表不同物种（参考图b的y轴）。
