科研進展

華南植物園揭示亞熱帶南嶺地區群落開花物候對氣候變化的響應

  

 

  人間四月芳菲盡,山寺桃花始盛開。像開花這種生物季節性節律事件(即物候)強烈受到氣候的影響。開花對植物極重要,開花物候變化能夠影響種群生長和繁殖、動植物間的相互作用以及群落中的物種組成等。但是,當前氣候變化的物候響應研究存在較大的不平衡性。一方面,研究表明春季物候在溫帶地區通常因為氣候變化而普遍變得越來越早,但在亞熱帶地區卻較少涉及,主要是因為這些地區的衛星遙感相對較困難,以及缺乏長期的野外物候觀察數據。另一方面,研究表明物候對氣候變化的響應在群落中不同物種間存在顯著的差異,而涉及較多種類的自然群落物候目前依然較少得到研究。為了增進對亞熱帶地區自然群落中植物物候對氣候變化響應的理解,由中科院華南植物園、海南大學、美國波士頓大學以及阿卡迪亞國家公園合作開展了一項研究。 

  華南植物園科研人員等為該項研究選取了具有南亞熱帶氣候的南嶺地區(包含南嶺和鄰近地區)作為研究區域。該區域是我國華南地區重要的生態功能區,也是中國生物多樣性熱點地區。研究者通過獲取標本館的臘葉標本和野外的影像數據,篩選了南嶺地區4276105種常見植物在1911?2015年期間的盛花期物候數據。由于不同季節的物候存在顯著差異,這些物種被劃分為春季(56種)、夏季(26種)、秋季(19種)及冬季(4種)開花群。研究也劃分了27個氣候區(每個區0.5°×0.5°經緯度)以減少不同地點氣候差異的影響,將開花物候數據匹配上相應分區的1911–2015年期間每月、連續兩月及連續三月的氣候數據,并考慮海拔因素的影響,基于簡單線性模型和線性混合效應模型的相關性分析,揭示了亞熱帶地區自然群落開花物候對氣候變化的響應特征。 

  結果表明,多數春季開花物種和冬季開花物種的物候提前,多數夏季開花物種的物候推遲,而秋季開花物種推遲和提前的物種數相當;在整體上,春季開花物候顯著提前,夏季開花物候顯著推遲,而秋季和冬季開花物候則沒有顯著變化。不同季節開花的物種對溫度變化的響應也差異較大,春季和冬季開花物種的物候普遍隨溫度升高而提前,而在夏季和秋季開花物候則隨溫度升高而提前和推遲的物種數相當(圖)。進一步的分析表明,南嶺地區的春季開花物候的提前與當年早春溫度(2-3月的平均氣溫)和上一年晚夏至早秋溫度(8-10月的平均氣溫)顯著相關,并且后者效應幾乎是前者效應的2倍(?4.7 vs. ?2.5 days/°C)。晚夏至早秋溫度對南亞熱帶地區春季物候的這種強效應顯著不同于溫帶地區,而區分溫帶和亞熱帶地區之間的物候差異,可能對理解未來氣候變化如何影響全球物候變化格局有重要的幫助。因此,該項研究對鑒定溫帶和亞熱帶物候對氣候變化響應之間的異同有重要作用,并且未來有必要進一步開展亞熱帶地區的物候研究。 

  相關研究成果已近期發表在生態學期刊Ecography上,中科院華南植物園生態中心宋柱秋博士(陳又生課題組)為論文第一作者,海南大學杜彥君教授和中科院華南植物園黃忠良研究員為論文共同通訊作者,美國波士頓大學Richard B. Primack教授、美國阿卡迪亞國家公園Abraham J. Miller-Rushing研究員及中科院華南植物園葉萬輝研究員為論文共同作者。該項研究得到了國家自然科學基金和中國國家標本資源平臺項目的資助。論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ecog.05629 

圖. 南嶺地區105種植物在1911?2015年期間的開花物候時間趨勢(a)和溫度敏感性(b).

 

 

 

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