image: A and B, hypervolumes constructed from the first three PCA axes from all five traits (leaf area, specific leaf area, carbon content, nitrogen content, and phosphorous content). Each small individual solid dot represents one functional trait space of the altitude, and the mean values of each altitude are indicated by large solid dots. Regression lines are shown for each mountain. C, predicted means and standard errors based on linear mixed models. Different colors indicate three different mountains. Green represents Xishuangbanna, orange represents Ailaoshan and blue represents Lijiang. MAT means mean annual temperature. view more
Credit: ©Science China Press
山区植被常被认为受未来气候变化影响较大，然而，其植物群落功能性状结构如何随其所在海拔的温度特征而变化还尚不清楚。通过解析植物群落功能性状结构随海拔的变化规律，能认识温度对植物群落功能性状结构的影响，从而预估未来气候变化导致的生态系统功能的改变。
近日，中国科学院植物研究所马克平团队在Science China Life Sciences发表了题为“Functional trait space and redundancy of plant communities decrease toward cold temperature at high altitudes in Southwest China”的研究论文，揭示了植物群落功能空间随海拔升高和温度降低而减小，但其物种功能冗余性在不同地区呈现不同变化趋势。
该研究使用群落功能性状空间和物种功能冗余性两个指标，代表不同海拔温度下植物群落所占生态位以其物种的功能性状冗余程度，阐明了植物群落的功能性状结构随海拔和温度的变化规律。该团队在我国物种丰富的西南山区的天然林中开展了该项研究。选取了西双版纳（800-1400米）、哀牢山（2000-2600米）和丽江（3200-3800米）三个山区沿12个海拔梯度设立的48个样地，测定其内1590棵树木个体的功能性状，包括叶面积、比叶面积和叶片碳、氮、磷含量等。研究发现，随着海拔升高和温度降低，功能性状空间无论在各山区内还是沿整个海拔梯度，都随海拔的增高而减小（如图2）。这说明，相对于湿冷的高海拔地区，暖湿的低海拔地区植物群落功能性状空间更大，功能多样性更加丰富。而群落物种功能冗余性结果则不同，虽然该冗余性沿海拔梯度整体呈下降趋势，但在哀牢山呈上升趋势（如图2）。也就是说，忽略山区内的差异，温度越高，群落物种的功能冗余程度越大。这说明在低海拔的暖湿地区，植物群落的功能性状空间较为稳定，不会因某物种灭绝而使整个功能性状空间产生巨大波动。但在湿冷的高海拔地区，物种灭绝对功能性状空间的影响则会相对明显。然而不同地区也不尽相同。如在哀牢山，群落物种功能冗余性随海拔升高和温度降低而升高。这说明聚焦到不同地区的生态系统时，植物群落对温度的响应可能不同。
总体而言，气候变暖能够促进湿冷地区的功能多样性，有利于资源利用的分异。同时，湿冷地区物种相对狭窄的生态位由于变暖而扩展，使得温暖地区的植物能够迁移进来。但值得注意的是，湿冷地区因其较低的物种冗余性使其生态系统功能相对脆弱，气候变化可能带来的物种灭绝会较大程度影响其生态系统功能，因此需要优先保护。
中国科学院植物研究所特别研究助理张岚博士为该文章第一作者，刘晓娟副研究员和马克平研究员为通讯作者。