中国科学院昆明植物研究所
location
当前位置:首页 > 新闻动态 > 科研进展
left
新闻动态
科研进展

昆明植物所在高山树线上移机制研究方面取得新进展

文章来源:中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2019-12-04  |  作者:陈建国  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  高山树线生态交错区处于高寒严酷气候胁迫的临界面上,是高海拔生态系统承受环境变化压力最大的地带之一,其对气候变化具有极高的敏感性,全球性和区域性气候变暖往往最先响应在这一生态界面上,因此,高山树线一直以来是高山生态学研究的热点和重点区域。除去人为影响导致的树线动态变化,过去的研究普遍证实全球自然树线持续向高海拔地带迁移,并且大多数研究将其归因于全球变暖。然而,近年来已有不少研究发现植物种间作用在树线群落动态过程中扮演着重要角色。但是,已有研究仍存在争论,部分研究认为植物种间协作可以加速树线物种的迁移,而部分研究则认为种间竞争(抑制作用)可减缓树线物种的迁移。青藏高原及横断山地区因其平均海拔最高,是全球最先受到气候变化影响的区域之一。已有研究证实该区域树线在持续上移,但是,对其上移的机制也多归因于气候变化,而对于物种间作用在此过程中是否起作用及其作用机制,却知之甚少。 

  昆明植物研究所青藏高原-喜马拉雅植物多样性形成与演变团队孙航研究组以横断山核心区域滇西北白马雪山树线生态交错区为研究对象,通过三年的树线种移栽及观测实验,研究了灌丛植物多色杜鹃(Rhododendron rupicola)对不同树线物种(红杉Larix potaninii和丽江云杉Picea likiangensis)的协作作用及其协作机制。研究结果发现,杜鹃灌丛能够显著提升土壤水分及营养成分,并能调节温度的变幅,即维持温度在一个恒定的范围,这些非生物环境条件对幼苗的生长都起着至关重要的作用。此外,杜鹃灌丛能够显著提升菌根真菌的多样性,并调节其群落物种组成。菌根真菌对极端环境下植物的生存也起着非常重要的作用,如帮助吸收营养物质以及抵抗寒冷及干旱等。通过对微环境(包括生物与非生物环境)的调节与改善,杜鹃灌丛能够显著地改善幼苗的生长表现,即,移栽于灌丛底部的幼苗生长更快,生物量及营养物质富集更多,且死亡率更低。此外,高海拔处幼苗死亡率高于低海拔幼苗死亡率,说明高海拔严酷非生物环境可限制树线上移,但种间协作则为树线上移提供了可能性。此外,两个物种的生长表现具有差异性,说明它们对灌丛的协作作用具有不同的受益程度,具体而言,红杉的株高及生物量增加更多,但丽江云杉的死亡率更低,说明种间协作作用对于树线群落物种组成及动态也具有一定的调节作用。最终,研究认为:横断山地区目前的树线位置,可能高于真实的气候树线,即,如果不存在灌丛植物的协作作用,只由气候因素决定的话,树线位置应该比目前更低。 灌丛植物的存在,为树线种向上迁移提供了垫脚石 的功能,即,灌丛植物为树线种向上迁移提供了所需的资源(水分,营养及温度条件)。随着全球变暖的持续,气候变暖及灌丛协作共同作用,未来可能加速树线向上迁移。 

  研究结果以“Shrub facilitation promotes selective tree establishment beyond the climatic treeline”为题在线发表于Science of the Total Environment杂志上。本研究得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、云南省应用基础研究计划及瑞士国家自然科学基金的支持。 

  文章链接 

 

Graphical abstract 

(责任编辑:李雪)

中国科学院昆明植物研究所

版权所有 Copyright © 2002-2020 中科院昆明植物研究所,All Rights Reserved 【滇ICP备05000394号
地址:中国云南省昆明市蓝黑路132号  邮政编码:650201    点击这里联系我们  手机版  

原本山川 极名草木