通过跟踪全局模式来应对气候变化

如果植物更灵活一点，彼得·阿德勒和迈克尔·斯特姆科夫斯基可能会发现他们的工作就不那么紧迫了。如果每当天气变得太热或太干燥时，凤头小麦、黄兔灌木和银白色的白杨树可以选择将它们的四肢从土壤中扭出并向上爬到更适宜的环境中，这样的植物可能有更好的机会在气候中生存改变。但是，当然，他们不能。

这两位研究人员发现最吸引人的实际上是植物乏味的不动性。Adler是SJ的植物生态学家，JessieE.Quinney自然资源学院和Stemkovski是博士。来自生物系的学生，研究气候变化如何改变西方景观中的植被。他们有一个俘虏植物的观众。

植根于土壤的植物只能获取环境中立即可用的资源——水、养分、阳光和温度。他们的直接环境决定了他们是生存和繁殖，还是枯萎和死亡。Stemkovski说，即使这些基本元素看似很小的调整也有可能引发整片草地、灌木和树木的景观级消亡。或者推动它们的祖先，在几个植物生命周期中，爬到更高的山上或更远的北方，或者为了寻找更舒适的栖息地。

“气候决定了植物能否在地图上的任何特定地点生存，”阿德勒说。“这就是原因，例如，洛根峡谷朝北的斜坡上有很多树木，而朝南的斜坡上树木较少。为什么草可能在一个草地上繁茂，而在另一个草地上完全枯死。”

与其他生物相比，植物更难适应快速变化的气候……至少在短期内如此，Stemkovski说。人类可以打开空调。动物可以(在某种程度上)迁移到更宜居的环境。植物被卡住。在破译未来气候的影响时，仅凭这一点，植物种群的变化就非常有说服力。

地球上几乎每个地方都在变暖。阿德勒说，植物和树木以多种方式感受到这种变化的压力。积雪正在减少;花开得早;树木正在改变它们的季节性模式。一些幸运的植物物种表现得相对较好，因为它们具有更大的“可塑性”——一种与生俱来的灵活性遗传能力，使它们能够适应新环境，可能会长得稍微小一些，以便在特定季节需要更少的水，或者在特定季节能忍受更长时间更热的夏日太阳

随着气候变化，Adler和Stemkovski等研究人员正在努力了解对植物群落进行的一千次调整可能如何影响整个生态系统。这项任务听起来很困难——就像用鸡汤代替一杯汽油后，试图确定一辆汽车行驶一千英里的油耗。有很多不确定性。但这也是一个需要探索的重要话题，尤其是在这些研究人员工作的30到50年时间框架内。

生态系统通过跨越一系列时间尺度的因素来应对气候变化。植物发芽时间等季节性变化对于生态学家来说相当容易观察和追踪。但长期难题并不那么简单。自然生态系统具有反馈回路和复杂的相互作用，可能会将上述汽车推向完全出乎意料的上坡和布满巨石的轨道。

阿德勒说，在气候开始发生变化后的几十年甚至几个世纪内，进化适应、植物传播、野火和虫害以及生物地球化学循环可能不会发挥作用。如果有足够的时间，所有这些组件最终都会适应更温暖的环境。他说，问题是我们不知道这需要多长时间。

与此同时，生态系统为社会提供的好处，如野生动物和家养动物的草料，可能会受到侵蚀。

团队用来解决这个话题的策略是后退一大步，从比喻和字面的距离来分析景观。Adler和Stemkovski使用卫星图像来跟踪和预测“净初级生产力”——任何给定景观产生的植物生命总量。

这是一个需要理解的重要因素，不仅对于放牧牛和野生动物，而且对于确定随着植物和气候之间的不平衡增加并最终稳定下来，气候变化将在很长一段时间内发生的生态后果。

更温暖、更干燥的气候可能会导致一块土地变得更加贫瘠，或者让自己适应新的植物平衡，甚至完全转变为新物种。它可能会触发一些景观，如(目前)冰冻的苔原解冻并开始产生更多的植物总质量。

这种转变可能会自我反馈……一个吸引深色植物的变暖景观可能会吸收更多的阳光，从而加剧进一步的变暖和干燥。Adler和Stemkovski正在使用历史卫星数据开发一个模型，以预测随着气候开始发生这些变化，整个大局可能会发生什么。

他们的模型表明，生态系统对气候变化的反应速度是减少未来预测不确定性的一个关键且被忽视的组成部分。当一个模型假设生态系统对气候变化的反应非常缓慢时，它往往会预测美国西部的净初级生产力最早在2100年就会普遍下降。

当假设进行快速调整时，模型通常会预测净生产率的提高。Adler解释说，这两种情况之间的差距表明我们还需要做很多工作来提高我们对大图模式的理解。

了解和预测气候变化对生物多样性和生态系统功能的影响现在是生态学研究的主要焦点。人为造成的气候变化正在迅速破坏植物与自然界之间历时数千年才形成的关系。

我们不会真正了解自然界最终将如何应对几个世纪或更长时间内人类引起的(相对)闪电般的气候变化。阿德勒说，我们目前能做的最好的事情就是认识到不确定性，并尽最大努力帮助生态系统适应冲击。