来源:中国科学院沈阳应用生态研究所 发布时间:2023/1/20 9:02:38
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中科院沈阳生态所在草原生态系统功能维持机制方面取得进展

 

全球变化条件下,干旱事件发生频率显著增加,导致我国北方温带草原生态系统功能受损,不仅极大地制约了草牧业的良性发展,而且对我国北方生态屏障构成严重威胁。因此,探讨草原生态系统功能在干旱背景下的变化及维持机制是当前全球变化生态学研究的焦点之一。

在干旱条件下植物群落的稳定性可从抵抗力和恢复力两个方面进行量化表征,然而,以往研究主要关注群落抵抗力,而对于极端干旱后植物群落结构和功能恢复力的研究远远不足。干旱事件不仅显著影响草原植物群落当前的结构和功能,还会影响其未来的结构和功能及其对环境变化的响应,揭示极端干旱事件的遗留效应及其驱动机制对于认识和预测全球气候变化对草原生态系统的影响至关重要。

鉴于此,中国科学院沈阳应用生态研究所生态化学计量学课题组依托草原野外干旱控制实验平台,在连续两年极端干旱处理和同步研究基础上,开展自然恢复实验,探讨极端干旱事件对植物群落结构和功能的遗留效应。研究发现极端干旱处理停止后的两年内,干旱处理小区的植被生产力就可以恢复到对照水平,甚至会显著高于对照小区。研究结果暗示,极端干旱可以激发正向的遗留效应,进而提高草原的可持续性和稳定性。因此,极端干旱对草原生态系统的影响并不局限于当前,即使在其停止以后,这种影响会依然存在。这一发现挑战了“干旱事件会对草原生产力产生负面的遗留影响”的传统认知。

本研究进一步提出了干旱背景下草原植物群落结构和功能恢复力形成和维持的生态学机理。干旱对草原植被生产力具有正向的遗留效应,主要得益于禾草植物功能群的快速恢复。禾草功能群的恢复对杂类草功能群产生了强烈的竞争排斥作用,致使禾草与杂类草功能群之比显著升高,植物群落结构发生明显变化。当极端干旱事件再次发生时,植物群落的功能群组成发生了更为显著的变化,超过单一极端干旱事件所带来的影响。这样,由功能性状介导调控的植物群落结构和功能同样发生更大幅度的响应。这一结果表明,极端干旱对植物群落功能产生了正向的遗留效应,削弱了植物群落应对下一次极端干旱事件的稳定性。

本研究以“Responses of a semiarid grassland to recurrent drought are linked to community functional composition”为题,发表在在美国生态学会期刊Ecology上,生态化学计量学课题组雒文涛副研究员为第一和通讯作者。本研究得到了国家科技部重点研发计划项目、国家自然科学基金等项目的资助,对于理解极端干旱事件对草原生态系统结构和功能的影响具有重要意义。

图1 干旱对草原生态系统净初级生产力的影响

 
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