熱帶森林樹種性狀和生長關係研究獲進展

2021-02-18 中科院之聲

功能性狀指有機體所具有的與其定植、存活、生長和死亡相關的系列屬性。功能性狀科研人員通常認為，物種的功能性狀決定群落中物種的存活率、生長率和死亡率。但全球諸多研究表明，最常用的植物形態性狀與群落物種動態的關聯並不緊密，在生活史周期較長的樹種群落更是如此。基於此，中國科學院西雙版納熱帶植物園森林生態結構、功能與動態研究組研究員楊潔從三方面（忽略功能性狀與群落樹種動態變化的關聯背景、忽視個體性狀變化以及缺乏更能反映樹種資源獲取和分配等的硬性狀）闡述目前研究的局限性，從綜合性狀、個體水平性狀及結合轉錄組學三方面，指出未來的研究發展方向。2018年相關研究以Why functional traits do not predict tree demographic rates為題，發表在Trends in Ecology & Evolution上。

為進一步驗證上文結論、豐富功能性狀生態學理論，研究人員利用西雙版納補蚌20公頃大樣地平臺，使用廣義線性混合模型，模型擬合該熱帶雨林中36個樹種共1138個樹種個體的9年生長情況。通過比較物種水平和個體水平功能性狀的模型擬合效果，驗證含有區域氣候因子、局域尺度的生物因子和包含植物整合性狀的模型是否具有更好的擬合結果。研究表明，包含個體水平性狀的模型優於長期使用的物種水平性狀的模型，強調樹種個體水平整合功能性狀及其所處環境因子對樹種生長解釋的重要性。若忽視環境和個體水平在種群動態中的作用，在當前和未來全球變化背景下，樹木種群、群落結構和動態驅動力的理解將極其有限。近日，相關研究成果以Intra-specific variation in tree growth responses to neighborhood composition and seasonal drought in a tropical forest為題，發表在Journal of Ecology上。楊潔為和博士宋曉陽為論文的共同第一作者，研究員曹敏為論文通訊作者。

此外，研究人員還發現個體水平上的性狀和生長關係在物種間存在變化，個體水平性狀和生長的關係較弱且與物種水平的結果存在一定的矛盾性，但使用個體水平葉面積比的整合性狀增強模型預測樹木的生長能力。結果表明，在個體水平的模型模擬樹種生長上，使用整合性狀要優於普通性狀；個體水平模型模擬結果一般不支持物種水平上樹種性狀-生長關係，這表明物種水平的性狀-生長關係研究可能導致較弱、甚至誤導性的模型模擬結果。近日，相關研究成果以On the modeling of tropical tree growth: the importance of intra-specific trait variation, non-linear functions and phenotypic integration為題，發表在Annals of Botany上。楊潔為論文第一作者，美國馬裡蘭大學教授Nathan G. Swenson為論文通訊作者。

研究工作在數據採集過程中得到西雙版納森林生態系統國家野外科學觀測研究站的支持，得到中科院戰略性先導科技專項、版納植物園「一三五」專項重大突破、國家自然科學基金、中科院東南亞生物多樣性研究中心青年培育項目和國家重點基礎研究發展規劃項目的贊助。

功能性狀對樹種生長的相對貢獻：a生長-性狀模型，b生長-鄰體模型，c生長-氣候-鄰體模型。

來源：中國科學院西雙版納熱帶植物園

溫馨提示：近期，微信公眾號信息流改版。每個用戶可以設置 常讀訂閱號，這些訂閱號將以大卡片的形式展示。因此，如果不想錯過「中科院之聲」的文章，你一定要進行以下操作：進入「中科院之聲」公眾號 → 點擊右上角的 ··· 菜單 → 選擇「設為星標」

相關焦點

  • 版納植物園熱帶雨林樹木功能性狀研究取得新進展
    植物木質部具有機械支撐、水分運輸、儲藏水分和有機物等多重功能。前人的研究認為，被子植物闊葉樹木材密度高的樹種通常生長緩慢、具有較高的耐陰性和較低的死亡率，因而木材密度很大程度上決定了樹木的生長表現和生活史特徵。然而，由於闊葉樹木材密度的大小受木材結構組成的多因素制約，包括導管特徵、纖維比例和纖維密度等，導致木材密度與樹木整株生長表現的研究結論常有分歧。
  • 森林植物光合熱馴化研究獲進展
    如在目前涵蓋了多個生物群系和生境條件的70個相關研究中的150種植物中的76種隨著溫度升高其光合理想溫度增高或者達到淨光合靜態平衡（建設性熱調節，增益性調節），而其他74個物種在高溫時淨光合速率下降（減損性熱調節）；並且，常綠樹種增益性熱調節響應的僅為全部案例的36%，低於C3草本、C4植物和落葉樹種，也更顯示解釋其內在機制的迫切性。
  • Oecologica:熱帶溼潤森林選擇動力研究新進展
    在自然條件下，熱帶溼潤森林很少能發生火災，不大可能具有適應火災的能力。因此可以假設，火災對這些樹種的影響是相同的，樹木多度的變化僅僅與火災的燃燒方式有關。換句話說，如果各個樹種對相同的火災具有不同的反應，那麼這些樹種的樹木多度的變化應該是與其生境的偏好和形態相關的。
  • 一場極端乾旱殺死了水力脆弱的熱帶樹種
    但由於相關數據缺乏且無法提前預知乾旱發生的區域等原因，關於哪些物種對乾旱更脆弱以及其中的潛在機理還有待研究。本文利用長期的調查數據及其他功能性狀及分布格局的資料庫，在一個經歷了厄爾尼諾事件的熱帶森林中，探究了20-53個物種對極端乾旱的響應情況。結果發現，不同物種的死亡率從0%到34%不等，並且受個體大小的影響較小。
  • 植物性狀網絡理論、方法研究獲進展
    同時，植物任何功能均是由多個功能性狀協同來完成的，如光合作用的優化就受到比葉面積、氮含量、葉綠素含量等多性狀的共同影響。簡言之，植物多種性狀通過多種適應機制來共同完成其生產與適應功能，而非單一性狀或單種機制就能使植物生存下來、並且很好地實現其生長和世代繁演的目的。準確量化這些多性狀間的權衡和依賴關係，有助於人類更好地揭示植物的生境適應策略。
  • 研究發現森林演替過程中植物生理生態性狀隨環境梯度變化
    研究植物葉片生理生態性狀及其相互間關係如何隨森林演替變化有望揭示演替過程中植物的生態策略。同時，研究生理性狀與環境因子間的相互作用有助於植被恢復和管理。然而目前關於葉片生理性狀及其與葉片結構性狀和化學性狀間關係的研究多集中於全球或區域尺度，缺乏樣點等小尺度的研究以進一步探索它們隨環境梯度的變化規律。中國科學院華南植物園生態及環境研究中心博士生韓濤濤在研究員任海等指導下，調查了中國南亞熱帶森林不同演替階段優勢物種的9種葉片生理性狀，7種葉片結構及化學性狀。
  • 成都生物所在重要森林樹種冷杉未來分布變化預測研究中獲進展
    西南地區是我國冷杉屬物種多樣性的最高富集區域，冷杉也是該區域亞高山、高山地區森林的優勢樹種之一，冷杉林對維持西南地區生態安全屏障功能的正常發揮具有舉足輕重的作用。冷杉喜歡寒涼氣候，對全球氣候變化十分敏感，對溫溼度穩定性有嚴格的要求，在未來該區域總體趨勢為氣溫升高的背景下，冷杉樹種分布將如何變化？這個問題仍然不清楚。
  • 華南植物園樹木生長對全球變暖的響應研究獲多項進展
    芽或葉片物候是決定樹木何時開始及結束生長及固碳的重要特徵，木質部是樹木長期固碳的重要組織。因此，樹木芽或葉片物候和木質部對氣候變暖的響應是生態學需全面深入理解和研究的重點問題，這對準確評估未來全球變化背景下北方森林生態系統的碳匯功能具有重要意義。針對此研究問題，生態中心博士後張邵康在合作導師任海研究員和黃建國研究員的指導下開展了一系列相關研究。
  • 新疆生地所在積雪變化對荒漠草本植物根系生長影響研究中獲進展
    新疆生地所在積雪變化對荒漠草本植物根系生長影響研究中獲進展 2020-12-07 新疆生態與地理研究所 已有研究表明，我國乾旱和半乾旱地區冬季降雪呈現上升趨勢，這種變化會對荒漠生態系統產生重要影響，尤其是淺根系的荒漠草本植物類群。根系的性狀特徵決定植物對地下資源的獲取能力，從而影響植物的生長與分布，對維持生態系統的結構與功能具有至關重要的作用。在此背景下，解析不同生活型荒漠草本植物根系性狀對積雪覆蓋變化的響應特徵，可為深入理解積雪改變如何影響整個荒漠生態系統提供重要參考。
  • 華南植物園在植物生殖策略隨森林演替變化研究中取得進展
    中國科學院華南植物園生態及環境科學研究中心博士研究生韓濤濤在研究員任海的指導下，研究了鼎湖山自然保護區3個森林演替群落中，優勢物種的8種生殖性狀與18種植物葉片、莖幹及植株整體性狀間的相互關係。結果發現，在演替早期階段，優勢物種的葉片性狀與其果實散布模式、傳粉類型顯著相關，而在演替中後期階段，大多數葉片及其他性狀與花果物候顯著相關；植物在生殖與生長間的權衡策略會隨演替進行逐漸發生變化。此外，在各演替階段，資源獲取型物種均會比保守型物種投入更少的資源及能量在生殖方面。
  • |Vol·25-2020|葉片膨壓損失點與耐旱性以及葉碳經濟性狀相關聯
    「Leaf turgor loss point is correlated with droughttolerance and leaf carbon economics traits」的letter論文，通過彙編不同森林群落的大量樹種的功能性狀指標梳理了πtlp與葉片水力安全裕度和葉片C經濟性狀之間的關係。
  • 森林土壤有機碳積累機制研究獲進展—新聞—科學網
    中國科學院華南植物園鼎湖山站博士熊鑫在教授周國逸和研究員張德強指導下，在森林土壤有機碳積累機制研究中取得新進展，首次提出凋落物分解過程中的產物去向，而非凋落物產量
  • 可以證明亞洲存在熱帶雨林的稀有樹種——龍腦香科植物
    長期以來，國外學者一直懷疑我國是否存在著真正的熱帶雨林，其主要根據就是中國的熱帶植物——尤其是龍腦香科植物十分貧乏。龍腦香科植物被認為是亞洲熱帶雨林的特徵樹種，有龍腦香科樹種的森林便可被稱為熱帶雨林；反之，沒有龍腦香科樹種的森林很難被認定為熱帶雨林。
  • 那年「五一節」我首次進入南美洲蘇利南原始森林考察樹種分類
    是國家給予一個技術工人最崇高褒獎和賦予的責任。在我任木材專業技術工作的生涯中，最值得懷念的經歷就是，親自去過森林王國蘇利南考察樹種分類研究工作，而且時間還長達一年之久。屈指算來，距今已有二十五年有餘。由於我的職業是負責木材樹種名稱分類研究，必須要實地考察才能獲得第一手資料。當時蘇利南林業開發剛啟動，築路、機械保養維護、加工廠建築等項目尚在進展之中。我只好紙上談兵，整理木材技術資料，只等樹木砍伐時跟進工作，也許我提前做的準備工作到位，給以後研究樹種分類起到了事半功倍的效果。右三：是本文作者。
  • 積雪變化對荒漠草本植物根系生長影響研究獲進展
    水分是荒漠生態系統維持其結構和功能的重要限制因子，溫帶荒漠的積雪融水是生態系統重要的水分來源之一，為該區域荒漠植物個體早期生長和群落髮育提供保障。已有研究表明，我國乾旱和半乾旱地區冬季降雪呈現上升趨勢，這種變化會對荒漠生態系統產生重要影響，尤其是淺根系的荒漠草本植物類群。
  • 遺傳發育所水稻次生壁形成調控機理研究獲進展
    遺傳發育所水稻次生壁形成調控機理研究獲進展 2017-11-28 遺傳與發育生物學研究所 【次生壁是植物生長的物質基礎，影響生命活動的眾多生理過程。例如，水稻中次生壁合成水平與質量直接關係到株高、抗倒伏性等重要的農藝性狀，因而其合成受到嚴格調控。研究發現，大量NAC、MYB等類型的轉錄因子構成複雜的網絡，以應答植物體內外各種信號、精準調控次生壁生物合成。然而，迄今為止鑑定到的負調控因子極少。
  • 餘世孝團隊在森林群落生物多樣性維持機制的研究中取得重要進展
    ，進而維持亞熱帶森林的群落結構和物種多樣性。該研究依託中山大學「廣東黑石頂地帶與非地帶性森林生態系統教育部野外科學觀測研究站」，結合長達10年的森林固定監測樣地和幼苗樣方調查數據，並開展了大型幼苗移栽實驗，通過在野外自然條件下精確控制菌根菌絲網絡與幼苗的相互作用，揭示了森林林下土壤中菌根真菌組成的地下高速網絡 (the 「wood-wide web」) 通過連接母樹和同種幼苗，進而實現母樹對幼苗生長存活和抗病性的顯著促進作用
  • 植物生長好與壞,菌根也有決定權
    會上其他研究表明，氣候變化會破壞這些「菌根真菌」，從而加速其宿主植物的死亡。德國柏林自由大學生態學家Matthias Rillig說：「情況越來越清楚，我們不能忽視菌根真菌對氣候變化的反應。」　　這些真菌有兩種形式。叢枝菌根（AM）在熱帶和一些溫帶森林以及田野和草地中很常見，它侵入根細胞並將稱為菌絲的細毛延伸到土壤中。
  • 走進西雙版納熱帶植物園 探訪生物多樣性保護
    新華網 馮雨釤 攝　　多年來，西雙版納熱帶植物園持續開展以森林生態學、資源植物學和保護生物學為主要研究方向的科學研究、物種保存和科普教育，助力生物多樣性保護。西雙版納熱帶植物園蘭花科研團隊通過人工擴繁種苗的方式，對其開展了搶救性保護。　　望天樹是西雙版納熱帶植物園的「明星物種」之一。這種高聳挺拔的熱帶雨林旗艦樹種是龍腦香科植物中的一員。據介紹，為了保護這一物種，西雙版納熱帶植物園建立了龍腦香園，收集、保存瞭望天樹、版納青梅、羯布羅香等我國龍腦香科植物種類，目前，龍腦香科植物遷地保護取得了一定的成功。
  • 海南東寨港四季常青的熱帶森林,為什麼被稱為紅樹林
    2005年，被《中國國家地理》雜誌評為中國最美的八大海岸線之一；2012年，被《森林與人類》雜誌評為中國最美20處森林之一。紅樹林名字的由來紅樹林或許是自然界最名不副實的森林，明明是四季常青，卻被叫作「紅樹林」。