植物功能属性的变异格局和驱动机制一直以来就是植物生态学研究的核心问题之一。探讨不同生态系统不同物种的植物功能属性的变异规律,对深入理解植物生态策略、群落构建和物种多样性的维持等具有重要意义。在植物功能属性研究中,与叶片水气交换、光获取、光合等密切相关的叶片水分属性和经济学属性(leaf economics traits)得到了研究者的广泛关注。然而,不同物种叶片水分属性和叶片经济学属性之间究竟是相互紧密相关,还是能呈现独立变异的格局,不同研究者的看法不一。
近期,城市规划与设计学院曾辉教授课题组与中科院地理所郭大立课题组共同合作,针对上述问题以我国南方森林群落代表性树种为样本所进行的研究工作取得了进展,合作撰写的研究论文“Leaf economics and hydraulic traits are decoupled in five species-rich tropical-subtropical forests”在生态学排名第一的刊物《Ecology Letters》上在线发表,并被选为当期的封面文章。
该研究选取了我国5个热带亚热带森林的85种木本植物,分析了10个叶片水分和经济学属性(主要包括叶脉密度、气孔密度、气孔直径、最大气孔导度、单位面积的叶片氮浓度、单位质量的叶片氮浓度、比叶重、叶片厚度、叶片组织密度和叶片碳稳定性同位素组成等),探讨了85个物种叶片水分属性与叶片经济学属性之间的变异格局。
研究表明,叶片水分属性与叶片经济学属性在85个物种之间呈现独立 (statistically independent) 的变异格局,揭示了叶片水分属性与叶片经济学属性能够独立地变异,而且这种独立变异格局也有叶片构造的生物学基础。进一步地,该研究从进化事件、植物对环境的适应等角度阐释了该格局的生态学机制。因而,在叶片内部存在独立变化的、表征植物生态策略的两个功能属性维度—叶片水分维度和叶片经济学维度,其中,叶片水分属性维度体现了叶片水分利用和气体交换策略,而叶片经济学维度则体现了叶片光获取等生态策略。这两套独立变异属性维度在不同物种间的多样化组合,为热带亚热带地区较高的物种多样性提供了理论依据。
该研究成果加深了对叶片功能属性变异规律的认识,对以全面、整合的观点认识叶片的结构和功能具有重要意义,也为理解植物对复杂多变环境的适应、多样化的植物生态策略、功能多样性(functional diversity)的维持、物种共存机制等具有理论意义,并为预测全球变化下物种及生态系统的响应具有借鉴意义。
相关链接: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ele.12466/abstract
(编辑/易哲星)