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中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所
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科研進(jìn)展

昆明植物所在高山樹線上移機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展

文章來源:中國(guó)科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室  |  發(fā)布時(shí)間:2019-12-04  |  作者:陳建國(guó)  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  高山樹線生態(tài)交錯(cuò)區(qū)處于高寒嚴(yán)酷氣候脅迫的臨界面上,是高海拔生態(tài)系統(tǒng)承受環(huán)境變化壓力最大的地帶之一,其對(duì)氣候變化具有極高的敏感性,全球性和區(qū)域性氣候變暖往往最先響應(yīng)在這一生態(tài)界面上,因此,高山樹線一直以來是高山生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)區(qū)域。除去人為影響導(dǎo)致的樹線動(dòng)態(tài)變化,過去的研究普遍證實(shí)全球自然樹線持續(xù)向高海拔地帶遷移,并且大多數(shù)研究將其歸因于全球變暖。然而,近年來已有不少研究發(fā)現(xiàn)植物種間作用在樹線群落動(dòng)態(tài)過程中扮演著重要角色。但是,已有研究仍存在爭(zhēng)論,部分研究認(rèn)為植物種間協(xié)作可以加速樹線物種的遷移,而部分研究則認(rèn)為種間競(jìng)爭(zhēng)(抑制作用)可減緩樹線物種的遷移。青藏高原及橫斷山地區(qū)因其平均海拔最高,是全球最先受到氣候變化影響的區(qū)域之一。已有研究證實(shí)該區(qū)域樹線在持續(xù)上移,但是,對(duì)其上移的機(jī)制也多歸因于氣候變化,而對(duì)于物種間作用在此過程中是否起作用及其作用機(jī)制,卻知之甚少。 

  昆明植物研究所青藏高原-喜馬拉雅植物多樣性形成與演變團(tuán)隊(duì)孫航研究組以橫斷山核心區(qū)域滇西北白馬雪山樹線生態(tài)交錯(cuò)區(qū)為研究對(duì)象,通過三年的樹線種移栽及觀測(cè)實(shí)驗(yàn),研究了灌叢植物多色杜鵑(Rhododendron rupicola)對(duì)不同樹線物種(紅杉Larix potaninii和麗江云杉Picea likiangensis)的協(xié)作作用及其協(xié)作機(jī)制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),杜鵑灌叢能夠顯著提升土壤水分及營(yíng)養(yǎng)成分,并能調(diào)節(jié)溫度的變幅,即維持溫度在一個(gè)恒定的范圍,這些非生物環(huán)境條件對(duì)幼苗的生長(zhǎng)都起著至關(guān)重要的作用。此外,杜鵑灌叢能夠顯著提升菌根真菌的多樣性,并調(diào)節(jié)其群落物種組成。菌根真菌對(duì)極端環(huán)境下植物的生存也起著非常重要的作用,如幫助吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及抵抗寒冷及干旱等。通過對(duì)微環(huán)境(包括生物與非生物環(huán)境)的調(diào)節(jié)與改善,杜鵑灌叢能夠顯著地改善幼苗的生長(zhǎng)表現(xiàn),即,移栽于灌叢底部的幼苗生長(zhǎng)更快,生物量及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集更多,且死亡率更低。此外,高海拔處幼苗死亡率高于低海拔幼苗死亡率,說明高海拔嚴(yán)酷非生物環(huán)境可限制樹線上移,但種間協(xié)作則為樹線上移提供了可能性。此外,兩個(gè)物種的生長(zhǎng)表現(xiàn)具有差異性,說明它們對(duì)灌叢的協(xié)作作用具有不同的受益程度,具體而言,紅杉的株高及生物量增加更多,但麗江云杉的死亡率更低,說明種間協(xié)作作用對(duì)于樹線群落物種組成及動(dòng)態(tài)也具有一定的調(diào)節(jié)作用。最終,研究認(rèn)為:橫斷山地區(qū)目前的樹線位置,可能高于真實(shí)的氣候樹線,即,如果不存在灌叢植物的協(xié)作作用,只由氣候因素決定的話,樹線位置應(yīng)該比目前更低。 灌叢植物的存在,為樹線種向上遷移提供了墊腳石 的功能,即,灌叢植物為樹線種向上遷移提供了所需的資源(水分,營(yíng)養(yǎng)及溫度條件)。隨著全球變暖的持續(xù),氣候變暖及灌叢協(xié)作共同作用,未來可能加速樹線向上遷移。 

  研究結(jié)果以“Shrub facilitation promotes selective tree establishment beyond the climatic treeline”為題在線發(fā)表于Science of the Total Environment雜志上。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃及瑞士國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。 

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(責(zé)任編輯:李雪)

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