针叶树种在气候变化下的适应能力和害虫互作关系研究
前言：在北方针叶林和温带地区的森林中，针叶树是主导物种，占全球森林的39%以上。在这个前所未有的气候变化时代，许多研究已经证明了一些树种在适应环境方面存在适应性限制（如寿命长和迁移速度慢）。
针叶树在极端气候下表现出很强的适应能力，这意味着它们对异质环境具有很高的适应性。
全球变暖通过增加干旱和昆虫爆发等自然干扰的持续时间和频率，降低了这种适应能力。
干旱可能限制树木生长，进一步对树木对抗生物侵害的资源分配产生不利影响。干旱和昆虫袭击的相互作用通过耗尽碳水化合物和碳依赖的防御代谢物质，可能促进了树木的死亡。
松树被认为是耐旱物种，对广泛的生态和经济重要的昆虫和病原体具有明确的防御机制。正在发生的全球变化下频繁的气候事件，如长期干旱，可以对适应干旱条件的功能性状施加额外的选择压力。
为了抵御干旱压力，植物进化出一种避旱策略，通过改变导水性来减少水分损失，提高水分利用效率，并在干旱期间维持细胞内稳态。
可以使用生态生理状况的测量值来确定水分利用效率，例如碳同位素鉴别度δ13C。从δ13C中推断出的高水分利用效率表示在干旱条件下最大限度地提高生存能力，从而对植物生长（适应度）产生协同效应。
生物相互作用的影响较不可预测，部分原因是由于其与许多其他因素的特异性、条件性和复杂性之间的关系。
例如，害虫爆发可以通过较暖的温度直接影响害虫的生命周期，以及干旱通过降低树木防御机制的效率来提高寄主易感性。
影响寄主对害虫易感性的可变因素导致其与生长或逃避干旱之间的关系存在不确定性。目前，松树种群中多个性状之间的相互作用尚不明确。
使用倾角仪在树龄为35岁时测量了树高生长（米）。碳同位素比值（δ13C，以‰为单位）分析是在阿尔伯塔创新公司的维多利亚实验室进行的，使用从每棵树的北侧（约胸径高度1.3米处）取样的5毫米增量样本进行分析。
通过使用气相色谱火焰离子化检测器对正在西加拿大飞行的MPB期间采集的木质部组织进行化学评估，评估了这些树木对MPB的适应性，主要是通过量化防御化学物质（主要是单萜类化合物）。
本研究进行了选择分析，如先前描述的，以估计在调整性状相关性后，δ13C和害虫适宜性上自然选择的作用。
通过使用树高作为适应度的替代指标，因为快速生长导致较大的树木，存活率更高，并且由于较大的冠幅大小，可能在一生中产生更多的后代。
根据Lande和Arnold（1983）的方法，本研究计算了每个测试地点和所有地点合并的线性选择差异（s = Cov[w, z]）。
线性选择梯度（β = P−1s），二次选择差异（C=Cov[w,（z − z¯）（z − z¯）T]）和二次选择梯度（γ = P−1 C P−1），其中w是相对适应度的向量，z是表型的向量，P是表型方差协方差矩阵（即G-矩阵）。
在所有情况下，通过使用5000次自助法重采样来评估统计不确定性，确定显著性。
由于自然选择作用于表型的变异，而不考虑其遗传基础，因此本研究进一步运用遗传和进化的原理来测试遗传变异和可进化性。
通过应用公式h2 = VA/（VA + Vɛ）计算基于表型的狭义遗传力，针对每个后验分布的样本进行计算。
使用后验分布的95％最高后验密度区间来捕捉h2估计的不确定性。除了h2之外，加性遗传方差系数（CVA）是另一种常用的衡量给定性状可进化性的指标，因为它将性状与适应度联系起来，并提供对选择预期响应的估计。
CVA通过对性状的均值进行标准化（去趋势然后缩放），计算VA，其中VA是从后验分布中提取的。
结论：本研究对于了解针叶树种在气候变化下的适应能力和与害虫互作的关系提供了重要的见解。树木的高度生长被用作适应度的代理指标，因为较快的生长导致更大的树木，具有更高的存活率，并可能在一生中产生更多的后代。
利用碳同位素比值（δ13C）分析评估了针叶树木的水分利用效率，发现高水分利用效率与更好的抗旱能力相关。
全球变暖导致的干旱和害虫爆发频率的增加削弱了针叶树木的适应能力。干旱限制了树木的生长，进而对资源分配和抵御生物性害虫的防御产生不利影响。
