植物功能性状揭示生态系统结构与功能机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 张佳慧 |
| 答辩日期 | 2023-09 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 何洪林 ; 何念鹏 |
| 关键词 | 多元素 多维功能性状 物种共存 生产力 多器官协同研究 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 地理学 |
| 英文摘要 | 植物功能性状指能间接影响植物生存、生长、繁殖的形态学、生理学和物候学等相对稳定和可测量的特征参数，其变异规律可以反映植物对环境的响应与适应机制。以往大量研究主要关注多尺度（时间-空间）多水平（个体-物种-群落）的单性状变异特征、格局及影响因素等，这无疑促进了我们对于自然生态系统特征的认识；然而，植物多种功能性状之间存在复杂的权衡关系，同时不同的功能性状可能负责不同的功能维度，这使得单性状分析具有一定的局限性。尤其，对于大尺度多维功能性状如何与生态系统结构与功能相联系我们仍不清楚。本研究选取了中国64 个地带性自然生态系统，包括森林、草地、荒漠，进行了系统的群落结构调查，并配套测定了群落中植物叶片的19 种元素含量及叶面积、比叶面积、叶厚度、叶含水量、气孔密度、气孔面积、最大气孔导度，分别基于多维元素特征和多维性状特征探讨了植物功能性状对生态系统物种共存关系及生产力优化的影响机制。在此基础上，考虑到多器官之间结构连接的统一与各自功能的分化，本研究提出未来性状研究不应局限于单器官水平，倡导多器官协同研究，并进一步提出了相关研究的思路与途径。主要研究结果如下：（1）不同菌根类型植物多元素获取及耦合关系的差异揭示了物种共存机理。丛枝菌根植物（AM）倾向于获取更高的养分及更低的碳，外生菌根植物（EcM）则相反，表明二者元素需求分化，EcM 具有更高的养分利用效率。同时，AM 与EcM 的元素网络结构也具有显著差异，这种差异不仅支持物种共存，还调节着群落组成。更加协调的元素网络可以增强特定植物菌根功能群在群落中的优势度，验证了本研究提出的“元素网络调控假说”。对于AM 和EcM，大量元素均在网络中发挥了中心和中介的作用。本研究结果说明了菌根介导的多元素获取和耦合对物种共存的影响，对生物多样性维持具有重要的启示意义。（2）性状空间及其紧实度对生产力的高度解释回答了植物进化史上的一个基本问题是，为什么植物进化趋向于矛盾地同时具有多样的性状组合和高度协调性。研究结果表明，性状空间沿纬度或在植被生物群系间具有明显的变化，但紧实度差异并不显著。性状空间是资源贫瘠（非森林）环境下GPP 的主要驱动因素，而紧实度是资源丰富（森林）环境下GPP 的主要驱动因素。本研究结果表明，自然群落通过增加性状空间和紧实度来优化生态系统功能，但由于潜在的环境约束，它们的作用在不同的生态系统中有所不同。（3）总结以往单器官性状研究缺陷基础上，辅以多器官性状权衡及分配理论支撑，倡导多器官协同研究。提出性状在多器官间趋同或趋异的两个假说机制，利用三个案例佐证，说明被动的趋同和主动的趋异共同促进植物适应与功能优化；提出多器官协同研究的三个思路：生物学尺度拓展、时间动态拓展、空间尺度拓展，及三条途径：数据整合、大尺度实地调查、控制实验。通过多器官协同研究可以全面地揭示植物适应机制或生态系统功能优化。总的来说，本研究基于多维的思路在大尺度上探讨了植物功能性状揭示生态系统结构与功能的机制，并提出了未来发展多器官协同研究的倡议。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 96 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199946]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张佳慧. 植物功能性状揭示生态系统结构与功能机制[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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