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新闻公告
揭示全球尺度植物水力权衡与气候季节性的关系
作者: 鼎湖山站 更新时间: 2020-10-19

经典的植物水力权衡假说认为,植物的木质部不能同时具有高的水分运输效率和水力安全(对抗栓塞)的特性,即水力效率-水力安全存在权衡关系。然而,已有研究发现全球范围内存在大量水力效率和水力安全都较低的物种,使得植物水力效率-水力安全的权衡关系出现了未解之谜。前人的研究多从生理学角度试图解释这一现象,却很少从生态学角度评价环境因子对物种的选择压力。

鼎湖山站生态及环境科学研究中心全球变化与植物功能性状研究组(PI:叶清研究员)的刘慧副研究员,建立了全球178个样地682个木本植物的水力效率和安全性及样地气候和土壤环境因子的数据库,基于多种模型分析,探讨植物水分的效率-安全权衡关系的驱动因子。研究发现:无论是被子植物或裸子植物,生长在高气候季节性(尤其是降水季节性)区域的植物,比气候季节性差异不明显区域的植物具有更高的水力效率和安全性,其中湿季较高的饱和水汽压差、较强的太阳辐射和较低的降水是关键驱动因子,从而揭示了气候季节性差异促使植物向拥有更高的水力效率和水力安全性的方向演化,而气候季节性差异不明显的生境则允许水力效率和水力安全较低物种的生存。

该论文以植物水力效率-安全权衡关系为切入点,进一步揭示了不同生境下(如气候季节性差异)植物的适应策略。研究结果已在线发表在相关领域国际主流期刊New Phytologist (IF2019=8.512)上;该研究得到了国家杰出青年科学基金,国家基金面上项目等资助,论文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16940

1. 全球尺度植物水力权衡与气候季节性的关系。 (a)被子植物和裸子植物水力效率-安全权衡; (b)数据点在权衡区间的坐标位置(ResidualDistance; (c-d) 被子植物为例,主成分分析确定影响权衡关系的主要因子PC1PC2,不同颜色代表不同生物区系; (e-f) PC2驱动Residual变化; (g-h) PC2驱动Distance变化。黑圈和红圈在(c, f, h)中意义相同,黑圈指示低的干季降水(Pmin, Pdry),红圈指示高的降水季节性(Ps)、饱和水汽压差(VPD)和太阳辐射(SR),共同驱动物种具备更高的水力效率和安全性 (即趋于图b右上角)

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