針葉樹種在氣候變化下的适應能力和害蟲互作關系研究
前言：在北方針葉林和溫帶地區的森林中，針葉樹是主導物種，占全球森林的39%以上。在這個前所未有的氣候變化時代，許多研究已經證明了一些樹種在适應環境方面存在适應性限制（如壽命長和遷移速度慢）。
針葉樹在極端氣候下表現出很強的适應能力，這意味着它們對異質環境具有很高的适應性。
全球變暖通過增加幹旱和昆蟲爆發等自然幹擾的持續時間和頻率，降低了這種适應能力。
幹旱可能限制樹木生長，進一步對樹木對抗生物侵害的資源配置設定産生不利影響。幹旱和昆蟲襲擊的互相作用通過耗盡碳水化合物和碳依賴的防禦代謝物質，可能促進了樹木的死亡。
松樹被認為是耐旱物種，對廣泛的生态和經濟重要的昆蟲和病原體具有明确的防禦機制。正在發生的全球變化下頻繁的氣候事件，如長期幹旱，可以對适應幹旱條件的功能性狀施加額外的選擇壓力。
為了抵禦幹旱壓力，植物進化出一種避旱政策，通過改變導水性來減少水分損失，提高水分利用效率，并在幹旱期間維持細胞内穩态。
可以使用生态生理狀況的測量值來确定水分利用效率，例如碳同位素鑒别度δ13C。從δ13C中推斷出的高水分利用效率表示在幹旱條件下最大限度地提高生存能力，進而對植物生長（适應度）産生協同效應。
生物互相作用的影響較不可預測，部分原因是由于其與許多其他因素的特異性、條件性和複雜性之間的關系。
例如，害蟲爆發可以通過較暖的溫度直接影響害蟲的生命周期，以及幹旱通過降低樹木防禦機制的效率來提高寄主易感性。
影響寄主對害蟲易感性的可變因素導緻其與生長或逃避幹旱之間的關系存在不确定性。目前，松樹種群中多個性狀之間的互相作用尚不明确。
使用傾角儀在樹齡為35歲時測量了樹高生長（米）。碳同位素比值（δ13C，以‰為機關）分析是在阿爾伯塔創新公司的維多利亞實驗室進行的，使用從每棵樹的北側（約胸徑高度1.3米處）取樣的5毫米增量樣本進行分析。
通過使用氣相色譜火焰離子化檢測器對正在西加拿大飛行的MPB期間采集的木質部組織進行化學評估，評估了這些樹木對MPB的适應性，主要是通過量化防禦化學物質（主要是單萜類化合物）。
本研究進行了選擇分析，如先前描述的，以估計在調整性狀相關性後，δ13C和害蟲适宜性上自然選擇的作用。
通過使用樹高作為适應度的替代名額，因為快速生長導緻較大的樹木，存活率更高，并且由于較大的冠幅大小，可能在一生中産生更多的後代。
根據Lande和Arnold（1983）的方法，本研究計算了每個測試地點和所有地點合并的線性選擇差異（s = Cov[w, z]）。
線性選擇梯度（β = P−1s），二次選擇差異（C=Cov[w,（z − z¯）（z − z¯）T]）和二次選擇梯度（γ = P−1 C P−1），其中w是相對适應度的向量，z是表型的向量，P是表型方差協方差矩陣（即G-矩陣）。
在所有情況下，通過使用5000次自助法重采樣來評估統計不确定性，确定顯著性。
由于自然選擇作用于表型的變異，而不考慮其遺傳基礎，是以本研究進一步運用遺傳和進化的原理來測試遺傳變異和可進化性。
通過應用公式h2 = VA/（VA + Vɛ）計算基于表型的狹義遺傳力，針對每個後驗分布的樣本進行計算。
使用後驗分布的95％最高後驗密度區間來捕捉h2估計的不确定性。除了h2之外，加性遺傳方差系數（CVA）是另一種常用的衡量給定性狀可進化性的名額，因為它将性狀與适應度聯系起來，并提供對選擇預期響應的估計。
CVA通過對性狀的均值進行标準化（去趨勢然後縮放），計算VA，其中VA是從後驗分布中提取的。
結論：本研究對于了解針葉樹種在氣候變化下的适應能力和與害蟲互作的關系提供了重要的見解。樹木的高度生長被用作适應度的代理名額，因為較快的生長導緻更大的樹木，具有更高的存活率，并可能在一生中産生更多的後代。
利用碳同位素比值（δ13C）分析評估了針葉樹木的水分利用效率，發現高水分利用效率與更好的抗旱能力相關。
全球變暖導緻的幹旱和害蟲爆發頻率的增加削弱了針葉樹木的适應能力。幹旱限制了樹木的生長，進而對資源配置設定和抵禦生物性害蟲的防禦産生不利影響。
