New Phyto. | 楊元合團(tuán)隊(duì):升溫改變了植物葉片和根系功能性狀及其協(xié)調(diào)性
Bin Wei, Dianye Zhang, Guanqin Wang, Yang Liu, Qinlu Li, Zhihu Zheng, Guibiao Yang, Yunfeng Peng, Kechang Niu, Yuanhe Yang*(中科院植物所)
2023-07-11
https://doi.org/10.1111/nph.19115
論文簡(jiǎn)報(bào)
@生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)
了解植物功能特性的變化對(duì)于從機(jī)理上理解氣候變暖對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響具有重要價(jià)值。然而,以往的觀察多聚焦于地上植物特性,對(duì)于氣候變暖下地下植物特性的變化以及地上和地下特性的協(xié)調(diào)性,特別是在永凍土生態(tài)系統(tǒng)中,相關(guān)信息很少。
在本研究中,研究人員基于青藏高原永凍土下沼澤草甸的七年增溫實(shí)驗(yàn),探討了暖化對(duì)社區(qū)層面特性均值和功能多樣性以及植物特性協(xié)調(diào)性的影響。
他們研究了四種主導(dǎo)物種的26個(gè)地上和地下特性(圖1),并計(jì)算了以群落加權(quán)性狀均值和功能多樣性,以探索植物對(duì)實(shí)驗(yàn)性暖化的資源利用策略的變化。隨后,他們進(jìn)行了冗余分析,以測(cè)試土壤因素對(duì)這些特性值的影響,并進(jìn)一步構(gòu)建了特性網(wǎng)絡(luò),以量化整個(gè)植物層面的性狀之間的關(guān)系。


圖1:本研究測(cè)定的26個(gè)地上和地下性狀與主要生態(tài)功能(光截獲、繁殖能力、植物經(jīng)濟(jì)譜、養(yǎng)分獲取策略和植物生長(zhǎng))相關(guān)。
基于這些分析,研究人員旨在測(cè)試以下三個(gè)假設(shè):1、變暖會(huì)增加土壤養(yǎng)分的可利用性,從而誘導(dǎo)向更快速的獲取策略的轉(zhuǎn)變;2、變暖化會(huì)導(dǎo)致社區(qū)中共存植物的資源利用策略發(fā)散,并在更有利的條件下增加功能多樣性;3、暖化引發(fā)的更高資源可用性會(huì)導(dǎo)致更緊密的特性網(wǎng)絡(luò),并將特性網(wǎng)絡(luò)的中心從土壤資源獲取特性轉(zhuǎn)移到與光資源相關(guān)的特性。
結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)性變暖使群落層面的功能特性向更積極獲取的方向轉(zhuǎn)變,表現(xiàn)為更早的變綠,更高的植物高度,更大的葉片,更高的光合資源利用效率,更細(xì)的根部,以及更大的比根長(zhǎng)和根部營(yíng)養(yǎng)濃度。
然而,氣候變暖對(duì)功能多樣性的影響可以忽略不計(jì)。此外,氣候變暖將性狀網(wǎng)絡(luò)中最重要的中心性狀從比根面積轉(zhuǎn)移到比葉面積。這些結(jié)果表明,地上和地下的特性表現(xiàn)出一致的適應(yīng)策略,在更溫暖的環(huán)境中表現(xiàn)出更積極獲取的特性。這樣的變化可能為植物應(yīng)對(duì)環(huán)境變化提供適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)。
研究意義
總的來(lái)說(shuō),實(shí)驗(yàn)性的溫度升高改變了植物的功能性狀和特性網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵特性(圖6)。他們觀察到,增溫處理改變了群落水平的功能性狀值,但對(duì)功能多樣性沒(méi)有影響。他們還發(fā)現(xiàn),模擬的溫度變化不僅影響了地上的特性值,而且將地下特性從保守策略轉(zhuǎn)向了更具獲取性的策略。





Reference(s)
Wei, B., Zhang, D., Wang, G., Liu, Y., Li, Q., Zheng, Z., Yang, G., Peng, Y., Niu, K. and Yang, Y. (2023), Experimental warming altered plant functional traits and their coordination in a permafrost ecosystem. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.19115
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