東北地理所在全球變化背景下水生植物與生態(tài)系統(tǒng)功能研究方面取得重要進(jìn)展
由中國(guó)科學(xué)院濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室潘應(yīng)驥研究員、芬蘭奧盧大學(xué)Jorge García-Girón博士、加拿大麥吉爾大學(xué)Lars L.Iversen助理教授共同完成的論文“Global change and plant-ecosystem functioning in freshwaters”，發(fā)表在Cell旗下的國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Trends in Plant Science上，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所為論文第一單位。
該研究成果揭示了全球變化背景下水生植物與生態(tài)系統(tǒng)功能之間關(guān)聯(lián)對(duì)于未來(lái)水生系統(tǒng)的生物多樣性保護(hù)、生物地理學(xué)格局及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等研究的重要意義。淡水生態(tài)系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)為維持生物多樣性并提供諸多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能扮演著十分重要的角色。水生植物是淡水生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，影響著水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除、固碳及食物供給等諸多生態(tài)系統(tǒng)功能。理解水生植物與生態(tài)系統(tǒng)之間的功能聯(lián)結(jié)是如何受到全球變化的影響，決定了我們對(duì)于未來(lái)水生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的預(yù)測(cè)能力。該研究從功能性狀（Functional traits）的角度綜述了全球水生植物從個(gè)體乃至群落對(duì)當(dāng)今和未來(lái)淡水生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化的響應(yīng)、適應(yīng)及反饋機(jī)制，以兩種眼子菜屬植物為例預(yù)測(cè)了全球變化影響下的物種分布格局動(dòng)態(tài)，并總結(jié)了未來(lái)水生植物生物多樣性和基礎(chǔ)生態(tài)服務(wù)功能研究中的跨學(xué)科知識(shí)要點(diǎn)。
研究結(jié)果表明：
（1）為適應(yīng)不同水生生境特有的水淹、光照、養(yǎng)分、水體流速等環(huán)境因子，不同生長(zhǎng)型水生植物的功能性狀表達(dá)存在差異（圖1A）；不同水生植物生長(zhǎng)型所特有的生長(zhǎng)和適應(yīng)策略呈現(xiàn)出不同的功能性狀組合（圖1B和圖1C）。
圖1. 水淹梯度上植物的生長(zhǎng)型與功能性狀表達(dá)的變異（
2022 Elsevier Ltd.）
（2）水生植物的功能性狀可以用來(lái)指示其所在生態(tài)系統(tǒng)特征。以Ellenberg指數(shù)為例，不同水生植物功能性狀對(duì)其生境的大陸性、光照、濕潤(rùn)度、營(yíng)養(yǎng)、pH值、鹽度、溫度等指標(biāo)具有相應(yīng)的指示作用（圖2A），并展示出與其他陸生植物不同的格局和趨勢(shì)（圖2B）。
圖2. 水生植物功能性狀表達(dá)對(duì)其所處環(huán)境的指示作用（2022 Elsevier Ltd.）
（3）通過(guò)對(duì)兩種常見(jiàn)眼子菜屬植物的生態(tài)位模擬研究發(fā)現(xiàn)，未來(lái)氣候變化所導(dǎo)致的溫度和水體碳酸氫根濃度變化，對(duì)菹草和蓼葉眼子菜的環(huán)境適合度及其分布格局具有非對(duì)稱影響，這充分表明全球變化對(duì)于水生植物乃至水生生態(tài)系統(tǒng)影響的復(fù)雜性。
圖3. 未來(lái)氣候和地質(zhì)條件的相互作用共同決定水生植物的分布格局（2022 Elsevier Ltd.）
綜上所述，植物功能生態(tài)學(xué)的研究方法在理解和預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)全球環(huán)境變化的響應(yīng)中所發(fā)揮出的巨大優(yōu)勢(shì)，為大尺度乃至全球淡水生態(tài)系統(tǒng)功能變化的評(píng)估及生態(tài)服務(wù)供給的估算提供了很好的基礎(chǔ)。將植物功能生態(tài)學(xué)運(yùn)用于水生系統(tǒng)研究中，聚焦水生生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)特的環(huán)境和水生植物特有的功能性狀，并關(guān)注植物的功能與環(huán)境之間的互作關(guān)系將是未來(lái)水生生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。
該國(guó)際合作研究成果得到了中國(guó)科學(xué)院人才項(xiàng)目等基金的支持。
論文信息：Pan, Yingji*, García-Girón, J., Iversen, L.L*. (2023), Global change and plant-ecosystem functioning in freshwaters. Trends in Plant Science.
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