(相關(guān)資料圖)
全球變化條件下，干旱事件發(fā)生頻率顯著增加，導(dǎo)致我國(guó)北方溫帶草原生態(tài)系統(tǒng)功能受損，不僅極大地制約了草牧業(yè)的良性發(fā)展，而且對(duì)我國(guó)北方生態(tài)屏障構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，探討草原生態(tài)系統(tǒng)功能在干旱背景下的變化及維持機(jī)制是當(dāng)前全球變化生態(tài)學(xué)研究的焦點(diǎn)之一。
在干旱條件下植物群落的穩(wěn)定性可從抵抗力和恢復(fù)力兩個(gè)方面進(jìn)行量化表征，然而，以往研究主要關(guān)注群落抵抗力，而對(duì)于極端干旱后植物群落結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)力的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。干旱事件不僅顯著影響草原植物群落當(dāng)前的結(jié)構(gòu)和功能，還會(huì)影響其未來(lái)的結(jié)構(gòu)和功能及其對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)，揭示極端干旱事件的遺留效應(yīng)及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制對(duì)于認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)全球氣候變化對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要。
鑒于此，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)課題組依托草原野外干旱控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在連續(xù)兩年極端干旱處理和同步研究基礎(chǔ)上，開(kāi)展自然恢復(fù)實(shí)驗(yàn)，探討極端干旱事件對(duì)植物群落結(jié)構(gòu)和功能的遺留效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)極端干旱處理停止后的兩年內(nèi)，干旱處理小區(qū)的植被生產(chǎn)力就可以恢復(fù)到對(duì)照水平，甚至?xí)@著高于對(duì)照小區(qū)。研究結(jié)果暗示，極端干旱可以激發(fā)正向的遺留效應(yīng)，進(jìn)而提高草原的可持續(xù)性和穩(wěn)定性。因此，極端干旱對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)的影響并不局限于當(dāng)前，即使在其停止以后，這種影響會(huì)依然存在。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了“干旱事件會(huì)對(duì)草原生產(chǎn)力產(chǎn)生負(fù)面的遺留影響”的傳統(tǒng)認(rèn)知。
本研究進(jìn)一步提出了干旱背景下草原植物群落結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)力形成和維持的生態(tài)學(xué)機(jī)理。干旱對(duì)草原植被生產(chǎn)力具有正向的遺留效應(yīng)，主要得益于禾草植物功能群的快速恢復(fù)。禾草功能群的恢復(fù)對(duì)雜類草功能群產(chǎn)生了強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)排斥作用，致使禾草與雜類草功能群之比顯著升高，植物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。當(dāng)極端干旱事件再次發(fā)生時(shí)，植物群落的功能群組成發(fā)生了更為顯著的變化，超過(guò)單一極端干旱事件所帶來(lái)的影響。這樣，由功能性狀介導(dǎo)調(diào)控的植物群落結(jié)構(gòu)和功能同樣發(fā)生更大幅度的響應(yīng)。這一結(jié)果表明，極端干旱對(duì)植物群落功能產(chǎn)生了正向的遺留效應(yīng)，削弱了植物群落應(yīng)對(duì)下一次極端干旱事件的穩(wěn)定性。
本研究以“Responses of a semiarid grassland to recurrent drought are linked to community functional composition”為題，發(fā)表在在美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)期刊Ecology上，生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)課題組雒文濤副研究員為第一和通訊作者。本研究得到了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，對(duì)于理解極端干旱事件對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響具有重要意義。
圖1 干旱對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力的影響
標(biāo)簽： 生態(tài)系統(tǒng) 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所
