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为探究巴西稀树草原物种分布模式与热敏感性的关联,研究人员测定 12 种树木的T50、TSM、叶面积(LA)和叶质量面积比(LMA)。结果发现,T50和 TSM 在物种间相似,且低 TSM 值表明物种脆弱。该研究为理解稀树草原植物对气候变化的响应提供依据。
在全球气候变暖的大背景下,热带地区的植被正面临着前所未有的挑战。巴西稀树草原作为世界上最大且最具多样性的热带草原,在过去六十年间,其最高气温上升了 4°C。这种气温的变化对该地区的生物多样性和生态系统功能产生了深远的影响。然而,目前科学家们对于稀树草原中不同物种的分布模式与它们对温度的敏感程度之间的关系,了解还十分有限。这就好比在一片神秘的森林中,虽然我们知道树木在不同地方生长,但却不清楚是什么因素决定了它们对环境温度变化的适应能力。为了填补这一知识空白,来自巴西和荷兰等国的研究人员开展了一项深入的研究。他们的研究成果发表在《Theoretical and Experimental Plant Physiology》杂志上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是在巴西稀树草原东北和东南两个气候差异较大的区域,选取 12 种树木(包括广布种和区域特有种)作为研究对象进行样本采集;二是利用 LI-COR LI - 6800 便携式光合作用系统,通过测定叶绿素荧光来评估 PSII 效率对温度的响应,进而确定T50;三是通过特定的模型计算最大叶温Tmax,从而得出热安全边际(TSM);四是采集叶片样本,扫描计算叶面积(LA),并通过烘干称重计算叶质量面积比(LMA),最后运用统计分析方法探究各指标间的关系。
研究结果如下:
- PSII 热敏感性在物种分布范围中的差异:研究发现,无论是广布种还是区域特有种,它们的T50和 TSM 均值并没有显著差异。例如,所有区域特有种的T50均值为 49.2 ± 0.8 °C,广布种为 49.4 ± 0.7 °C;区域特有种的 TSM 均值为 1.2 ± 0.9 °C,广布种为 0.6 ± 0.9 °C。而且,来自不同区域(东北和东南)的物种,其T50和 TSM 也没有明显差异。这表明在巴西稀树草原中,物种的分布范围似乎与它们的热敏感性没有直接关联。
- 叶片生态策略的作用:研究人员还发现,叶片的生态策略与热敏感性之间存在一定关系。所有物种的平均 LMA 为153.2±5.5gm?2,广布种的 LMA 显著高于区域特有种。LA 在不同物种间有所差异,但广布种和区域特有种之间没有显著差异。进一步分析发现,LMA 和 LA 与T50显著相关,LMA 较高的物种往往T50也较高,而 LA 较大的物种T50较低。然而,TSM 与 LMA 和 LA 之间并没有显著的相关性。此外,物种的落叶性对T50和 TSM 没有影响。
在研究结论和讨论部分,研究人员指出,尽管不同物种的T50和 TSM 值相似,但该地区物种的 TSM 值普遍较低,这意味着这些物种在面对温度升高时可能更容易受到影响,因为它们的温度耐受阈值较低。一旦温度升高,可能会破坏光合作用过程,进而影响植物的生长和生态系统功能。同时,研究还表明叶片的结构特征(如 LMA 和 LA)会影响物种的热敏感性,这说明植物的叶片性状在其适应温度变化中起着重要作用。这一研究为我们理解巴西稀树草原植物如何应对气候变化提供了重要的线索,强调了进一步研究叶片功能、形态和生理特征在应对热和干旱干扰方面的可塑性的重要性,对于深入了解植物对温度响应的适应机制具有重要意义,也为保护和管理巴西稀树草原生态系统提供了科学依据。