植物如何抵抗和适应气候变化?科学家最新研究揭秘机制

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来源:中新社

记者:孙自法

在全球气候变化背景下,地球上的植物是如何抵抗和适应的,长期以来颇受学界关注和持续开展研究。

中国科学院青藏高原研究所19日向媒体发布信息说,该所科研团队和美国高校等科研同行最新合作研究发现,尽管气候变暖导致植物生长季节延长,但植物仍能保持叶片生长和衰老时间的稳定平衡——植被返青时间越长,衰老时间越长。

本项研究广泛利用卫星和地面观测数据,揭示出从2001年到2020年间,超过83%的北半球生态系统中的植被依然保持绿叶生长和衰老期的时间分配稳定性。这一发现对于了解植被如何通过资源分配应对全球变化,维持生态系统的结构和功能稳定具有重要意义,相关成果论文近日在国际学术期刊《科学进展》发表。

论文第一作者和共同通讯作者、中国科学院青藏高原研究所生态系统功能与全球变化团队孟凡栋副研究员介绍说,合理的时间分配是推动个人与社会进步的重要主观能动行为。对植物而言,这种时间分配策略可能在漫长的进化过程中通过自然选择形成。长期以来,生态学研究更多关注植物在物质资源方面的利用,如碳、水、养分的分配,而对时间资源的利用策略缺乏充分认识。

他指出,研究团队为此在本项研究中,以植被叶片生长和衰老的时间分配作为案例,测试了两种可能的植被物候时间分配方式:一是随着气候变化调整的最优时间分配;二是无论气候如何变化都保持稳定的恒定时间分配。该研究结果支持恒定的时间分配策略,并且不同数据源和方法的验证分析,也为北半球生态系统中恒定时间分配策略提供了有力证据。

此次研究还发现,相对于叶片衰老期,北半球生态系统的叶片生长期较长,二者的时间分配比值约为1.27。此外,绿叶生长和衰老期的时间分配在空间上存在海拔依赖性,在青藏高原等高海拔区域,这一比值随海拔增高显著增加。

随后,研究团队进一步探讨驱动这一时间分配策略的机制发现,早期物候事件对后续事件有显著正向传递效应,例如,叶片早返青则早枯黄,因此较长的叶片生长期会导致较长的衰老期,从而保持两者之间的比例一致。

论文共同通讯作者、美国科罗拉多州立大学陈安平研究员认为,这项研究揭示了植被存在一种人们以前未充分认识到的资源利用策略,突显出植被物候对气候变化的抵抗力。本研究也有助于预测植被衰老时间,研究团队基于时间分配的理论框架构建出一个简单的秋季物候预测模型,该模型可以解释北半球58%的秋季植被枯黄时间变化,很大程度解决了当前秋季物候模型预测准确性不足的问题。

孟凡栋表示,研究团队未来将继续监测植物在不同时空尺度的时间分配特征并完善其理论框架,进一步了解其对生态系统结构和功能稳定性的影响。

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