植物群落的組成和結(jié)構(gòu)在氣候變暖下發(fā)生了顯著變化，尤其是在高海拔和寒冷地區(qū)。然而，由于植物群落結(jié)構(gòu)變化和生態(tài)系統(tǒng)功能改變之間的聯(lián)系非常復(fù)雜，氣候變暖引起的植物群落組成和結(jié)構(gòu)變化對高寒生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響及其機制尚不明確。群落加權(quán)的植物功能性狀可以為我們?nèi)胬斫庵参锶郝浜吞佳h(huán)對氣候變暖的響應(yīng)提供重要的依據(jù)，因為植物功能性狀直接反映了植物的生態(tài)策略，并與生態(tài)系統(tǒng)功能的變化密切相關(guān)。

現(xiàn)有研究表明，不同功能性狀的植物物種或功能群對環(huán)境變化的響應(yīng)有很大的差異。這些差異化的響應(yīng)可能導(dǎo)致植物群落組成和群落水平性狀，例如群落高度的變化，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)在氣候變暖背景下變化的方向或幅度。因此，從植物群落性狀的角度出發(fā)理解生態(tài)系統(tǒng)碳固存響應(yīng)氣候變暖的過程和機制，有助于準(zhǔn)確預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)的碳收支和平衡。

基于此，研究組通過結(jié)合青藏高原人工增溫實驗與1500km樣帶的野外調(diào)查，探討了氣候變暖引起的植物群落組成和高度的變化，以及其對高寒地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響。結(jié)果表明，氣候變暖顯著增加了不同功能型植物的平均高度，同時還增加了植物群落中更高大的植物的比例，改變了群落結(jié)構(gòu)。在這兩種變化的共同作用下，形成了更高的植物群落，增加了群落的光合作用，并最終導(dǎo)致了凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力（NEP）的增加。此外，群落高度的增加還進(jìn)一步提高了總生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力等碳通量的溫度敏感性，表明在相同的溫度增幅下，較高的植物群落可能吸收更多的二氧化碳，從而進(jìn)一步增加生態(tài)系統(tǒng)碳固存。

研究結(jié)果說明氣候變暖通過增加植物群落高度，促進(jìn)了高寒生態(tài)系統(tǒng)的碳固存。本研究揭示了植物群落高度作為一種重要的性狀指標(biāo)，與物種組成共同調(diào)控著高海拔生物群落的碳固存及其對氣候變化的響應(yīng)。因此，準(zhǔn)確模擬群落性狀在變暖下的動態(tài)變化對預(yù)測氣候變化下生態(tài)系統(tǒng)碳通量變化的方向、幅度和敏感性等至關(guān)重要。同時，本研究也為將植物性狀納入地球系統(tǒng)模型以預(yù)測未來氣候變化情景下生態(tài)系統(tǒng)碳固存的變化提供了重要依據(jù)。

該研究成果近期發(fā)表于Nature Plants，第一作者為博士畢業(yè)生全權(quán)，通訊作者為牛書麗研究員，還有來自東北林業(yè)大學(xué)、康奈爾大學(xué)、魯東大學(xué)、西南大學(xué)、西南民族大學(xué)的合作研究人員。此項研究得到了中國國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、國家博士后基金和第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究的共同支持。

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論文信息：

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Quan,Q.,He,N.,Zhang,R.,Wang,J.,Luo,Y.,Ma,F.,Pan,J.,Wang,R.,Liu,C.,Zhang,J.,Wang,Y.,Song,B.,Li,Z.,Zhou,Q.,Yu,G.,Niu,S. (2024). Plant height as an indicator for alpine carbon sequestration and ecosystem response to warming. Nature Plants.

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論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41477-024-01705-z

圖1 增溫下植物群落高度和組成的變化

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