近日，福建台湾海峡海洋生态系统国家野外科学观测研究站、厦门大学环境与生态学院、滨海湿地生态系统教育部重点实验室滨海湿地群落生态学团队，与美国佐治亚海岸生态系统长期生态研究定位站合作研究发现，负密度依赖与种群补偿是维持滨海盐沼植物种群长期稳定与多生境共存的重要内在调节机制。研究以滨海盐沼克隆植物互花米草（Spartina alterniflora）为对象，发现其种群动态在时间尺度上呈现出明显的年际波动，主要受种群密度调控并表现为显著的负密度依赖性；不同滨海湿地生境间的种群动态具有较强同步性，主要通过种群补偿降低生境间的适合度差异，从而维持不同生境种群的长期稳定增长。研究强调，在探究气候变化对植物种群动态影响时，还应关注植物种群自身的内在调节机制及其在维持种群长期稳定中的关键作用，成果以“Long-term demographic study reveals stabilizing mechanisms of salt marsh plants under climate change”为题发表于Functional Ecology。
研究背景
当前，全球气候变化正在改变物种所处的生境条件，自然野生种群能否在不同生境中长期稳定生存已成为生态学与生物多样性保护的重要问题。全球气候变化下种群的长期存续不仅取决于外部环境因素的变化，还同时受到密度依赖和种群补偿等内在调节机制的共同影响，但受限于长期种群统计数据不足和分析框架的不明确，现有研究仍难以揭示这些机制如何共同维持不同生境的种群稳定。滨海盐沼植物对海平面上升、盐度波动和极端气候事件高度敏感，优势植物种群的稳定性直接关系到滨海湿地生态系统功能能否维持。滨海盐沼植物互花米草在原产地广泛分布于潮沟和中潮位等相邻但环境差异显著的不同生境（图1），为解析长期气候变化下不同生境自然种群的响应差异提供了理想研究体系，并有助于揭示其通过差异化种群动态调节维持种群稳定的内在机制。
图1 美国佐治亚海岸生态系统长期生态研究定位站（GCE-LTER）互花米草种群在不同生境中的生长状况
研究方法
本研究基于美国佐治亚海岸生态系统长期生态研究定位站（GCE-LTER）8个站点、两种生境长达23年（2000-2022）对互花米草的长期跟踪观测数据（图2），结合与气候变化密切相关的关键环境因子（温度、降水、潮差、海平面高度、河流量、盐度等），构建种群统计模型探究气候变化下互花米草种群动态的时空变化及其驱动机制。首先，通过拟合株高、密度和环境因子与关键生命率的相关关系，参数化积分投影模型（Integral Projection Models, IPMs），预测不同年份种群增长率（λ），构建随机森林模型评估各因子对λ变化的相对贡献，识别负密度依赖性；其次，结合生命表响应实验分析，量化不同生命率对生境间λ差异的贡献，检验种群补偿效应；最后，计算长时序累积种群增长率（λc），评估互花米草长期适合度及其在生境间的差异，揭示气候变化下互花米草的种群动态及其维持机制。
图2 美国佐治亚海岸生态系统长期生态研究定位站（GCE-LTER）8个盐沼植物长期观测样点地理分布图
研究结果
在2000-2022年的23年间，互花米草种群的增长率λ表现出明显的时空变异，最大年际间变异达到9倍，且潮沟生境的年际变异显著大于中潮位生境，生境间表现出最大达5倍的λ差异（图3）。
图3 2000-2022年不同地点和生境的互花米草种群增长率（λ）
相较于环境因子，λ在时间序列上的变化主要由种群密度驱动（图4），表现出显著的负密度依赖性（图5）。
图4 随机森林模型中种群密度和不同环境因子对预测互花米草种群增长率的相对贡献
图5 不同生境互花米草种群密度与种群增长率（λ）的相关关系
在153组比较中86%的生命率在生境间表现出补偿效应，有效降低了λ在生境间的差异（图6）。
图6 不同地点互花米草后代大小和克隆繁殖数量对两种生境间种群增长率差异的贡献（黑色方框表示存在种群补偿）
负密度依赖调节使互花米草种群适合度在长时间尺度上保持相对稳定，同时种群补偿减弱了不同生境间的适合度差异，使滨海湿地不同潮位生境种群表现出相似的种群适合度（图7）。以上这些结果表明，盐沼植物互花米草能够通过内在种群调节机制维持不同生境中的长期种群稳定。
图7 不同地点和生境互花米草种群的累积种群增长率
研究意义与前景
本研究基于长达23年的滨海盐沼植被长期原位观测数据，揭示滨海盐沼克隆植物可通过内在调节机制维持种群的长期稳定，为理解气候变化背景下滨海湿地优势植物的种群存续提供了长期种群统计学证据。研究进一步表明，相较于外部环境因子，种群自身的内在调节能力可能在缓冲环境变化影响和维持种群稳定中发挥关键作用。此外，尽管互花米草地上种群在多数生境中表现出长期持续增长，其地下过程及种群调节能力在持续海平面上升和极端气候事件作用下是否仍能维持尚不明确。未来可进一步结合地下生理生态过程和长期环境监测，将内在调节机制纳入种群预测模型，以提升对滨海盐沼植物种群存续及生态系统稳定性的预测能力。
研究团队及资助
该论文第一作者为厦门大学环境与生态学院2024级博士生唐理晨，通讯作者为厦门大学刘文文教授。共同作者包括厦门大学环境与生态学院2025级博士生姜仁平及休斯顿大学Steven C. Pennings教授。该研究获得中国国家自然科学基金项目（32222054, 32571780）和美国国家科学基金会（NSF）佐治亚海岸生态系统长期生态研究计划（GCE-LTER）项目（OCE-9982133, OCE-0620959, OCE-1237140, OCE-1832178）的联合资助。
论文来源及链接
Li-Chen Tang, Renping Jiang, Wenwen Liu*, Steven C. Pennings. 2026. Long-term demographic study reveals stabilizing mechanisms of salt marsh plants under climate change. Functional Ecology.
https://doi.org/10.1111/1365-2435.70471
图、文 | 唐理晨
责任编辑 | 刘文文
审核 | 朱旭东
排版 | 李灿如
