鼎湖山热带和温带起源树种功能性状和水分生理的比较研究

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亚热带是热带和温带的过渡区,是很多物种地理分布范围的边缘地带:热带起源物种的北界、温带起源树种的南界。南亚热带作为亚热带的南界,是我国乃至世界少有的生物区系交汇中心,汇聚了不同生物地理起源(如热带和温带起源)的植物物种,而且,南亚热带森林常遭受季节性干旱和异常性干旱,对全球变化极为敏感,为从植物叶片功能性状和水分生理过程的耦合角度开展物种的生态适应策略提供了理想素材。为此,本研究以鼎湖山自然保护区的南亚热带森林为研究平台,选择不同生物地理起源的49种植物(33个热带起源种、16个温带起源种)为研究对象,开展叶片功能性状和水分生理过程研究及其基础上的整合分析,旨在揭示南亚热带森林不同生物地理起源树种生态适应策略。  主要研究结果如下:  1、不同生物地理起源树种叶片功能性状的比较研究  热带起源树种的比叶面积(SLA)和单位重量的氮含量(Nmass)显著高于温带起源树种,而其它叶片功能性状指标无显著差异。表明热带起源树种采取了生物量的快速生产策略,且具有较高的光合能力;而温带起源树种采取了养分的有效保存策略。  2、不同生物地理起源树种水分生理的对比研究  热带起源树种的胡波尔值(HV)、水分传导损失50%时的木质部水势(P50)和膨压丧失点水势(ψtlp)显著高于温带起源树种,而其它相关水分生理指标如边材比导率(K(s))、叶比导率(KL)、木材密度(WD)和碳同位素比例(δ13C)无显著差异。表明两个类群的水分和营养元素状况相似,但温带起源树种的抗旱性强于热带起源树种。  3、不同生物地理起源树种生态适应策略的整合分析  在所测定的叶片功能性状和水分生理指标中,没有显示出进化信号,说明两类群各性状之间受进化影响的程度较小。主成分分析结果表明,两者不能很清晰的区分,说明两类群有较多类似的趋同适应特征。相关分析表明所测树种为了保证导水率而减少了支撑组织(如纤维组织)比例,植物木质部水分运输的效率性和安全性之间存在一种权衡关系。  本研究表明,南亚热带森林热带和温带起源树种具有较多类似的适应特征,但适应策略上略有差异。研究结果不仅有助于理解南亚热带植物多样性分布格局的形成机制,以及未来气候变化对该区域物种分布的潜在影响,而且对于该区域生物多样性的保护和恢复以及自然资源的合理利用具有重要意义。
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