科研进展

开花物候对气候变暖响应的种内变异性研究取得进展

  

  植物物候被认为是物种功能性状中最重要的基础生物多样性指标之一,是构成生态系统功能各个方面的基础,也是决定物种分布的重要因素。植物开花物候是气候变化影响生态系统的最敏感指示器之一。研究物候响应气候变化的种内变异性,有助于准确预测物候和评估气候变化对生物的潜在影响。然而,自然系统中物候对气候变化的响应在种内的变异性依然不清楚,尤其是在大空间尺度上。 

  当前物种水平上的物候数据主要来自地面直接观测和控制实验。但对于自然系统,从地面直接观测和控制实验获得大空间尺度上的物候数据非常之少。可喜的是近年来,标本馆的植物标本以及野外拍摄的植物花果照片,成为一种便利且可行的物候研究数据来源。这些数据可以覆盖非常大的空间地理范围,时间跨度可达上百年,从而大大促进了相关的物候研究。 

  为了在大空间和长时间尺度上探究自然系统中开花物候对气候变化响应在种内的变异性。中国科学院华南植物园生态中心宋柱秋助理研究员,以分布广泛的多年生草本植物绶草(Spiranthes sinensis)为研究对象,通过获取1902–2017年在东亚和澳大利亚东南部采集的大量植物标本和拍摄的野外照片(覆盖了8个湿润区和8个非湿润区)的开花物候信息,量化了开花物候对气候变化的响应在沿气候梯度分布的群体之间的变异性。研究结果表明绶草盛花期在温度敏感性上表现出相当大的空间变异性,敏感性从提前5.16 ± 1.13/至推迟4.16 ± 0.90/,其中在澳大利亚东南部的开花物候表现出对气候变暖最强的推迟效应。总体上,绶草开花物候的温度敏感性与所在气候区的年降雨量和干燥度呈显著的相关性,表明水分可获得性的减少可能降低了温度敏感性。而且,湿润区与非湿润区之间表现出相反的对气候变暖的物候响应方式,即湿润区开花提前,而非湿润区开花推迟。本研究表明了物候对气候变化的响应在不同分布区存在较大的种内变异性,并强调了土壤水分可获得性在气候变暖中的重要性,尤其是在非湿润区。 

  相关研究成果已发表在国际学术期刊Functional Ecology(《功能生态学》)(IF5 = 5.541)上。该研究得到了国家自然科学基金、中国国家标本资源平台、创新引智基地(111计划)、以及中央高校基本科研业务费专项等项目资助。

  论文链接:https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2435.13634   

图1. 绶草(Spiranthes sinensis)开花物候的16个分区。

图2. 绶草开花物候温度敏感性的种内变异性:(a)物候温度敏感性与年降水量显著相关;(b)物候温度敏感性与年均温显著相关;(c)物候温度敏感性在湿润区与非湿润区之间存在显著差异;(d)物候温度敏感性在温带与亚热带气候之间不存在显著差异。