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兼性附生植物开拓林冠和岩石生境体现了化学计量的稳定性和灵活性

时间:2020-09-28  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:吴毅     打印  字体: 关闭

  植物生态化学计量对环境变化的响应既可表现出内稳性,又可表现出灵活性。前者指生物体内元素比例相对稳定,反映了构建基本生命成分所需相对狭窄的元素比例;后者指生物体改变元素平衡以应对环境变化,反映了生物体对元素平衡的调节能力。在影响内稳性和灵活性的诸因素中,生长基质资源变化将直接作用植物养分吸收,改变其化学计量特征。因此,研究不同基质上植物化学计量特征对于揭示植物的养分利用及其对环境变化的响应与适应策略具有重要意义。 

  兼性附生植物能够同时生长在乔木宿主、岩石或土壤等不同基质上。它们是同一物种在不同生境中的生态型。由于规避了系统发育偏差,这类植物成为研究植物化学计量与生长基质转化的理想实验材料。然而,有关基质转化如何影响兼性附生植物化学计量的研究却鲜有报道。 

  版纳植物园的吴毅博士、宋亮副研究员和刘文耀研究员等基于前期野外调查,选择西双版纳石灰山热带季节性湿润林中典型的兰科、蕨类等9种兼性附生植物作为研究对象,综合运用混合效应模型、主成分分析和方差分解等方法,分析了石生种群与附生种群植物叶片9种常规元素含量、N/P、碳氮同位素δ13C和δ15N的差异及其成因。 

  结果显示:石生种群的δ15NCa含量均显著高于附生种群。反之,KFeMn三种元素含量则显著低于附生种群。 NPSMgNaN/P以及δ13C的差异不显著。整体上,兼性附生植物的化学计量受到基质影响,表现出“有机结合元素稳定性”和“非有机结合元素灵活性”。结果暗示:随着生长基质和可用资源转化,兼性附生植物通过控制有机结合元素的稳定含量和比例,确保基本生命过程的稳定运行。同时,它们还通过灵活改变非有机结合元素含量来调控光合能力、酶活性等重要生理功能,以应对多变且严酷的林冠和石生生境。因此,通过有效权衡基本生理功能维持和最大适合度提升之间的关系,兼性附生植物实现了对林冠和岩石生境的成功拓殖。 

  研究结果以Stoichiometric and isotopic flexibility: facultative epiphytes exploit rock and bark interchangeably为题发表于国际植物学期刊Environmental and Experimental Botany 

 热带季节性湿润林中的兼性附生植物(左附生,右石生) 

 兼性附生植物叶片化学性状差异 

 兼性附生植物叶片化学性状主成分分析 

 

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