農林植生

農林植生

荒漠植物適應干旱的水分收集和運輸新模式

中科院新疆生態與地理研究所張元明團隊與美國科學家合作，以齒肋赤蘚為研究材料，闡明了荒漠植物葉片特殊結構在植物體適應干旱環境中的重要作用，揭示了荒漠植物高效利用干燥空氣水分維持生命的機制，提出了荒漠植物“由上至下”吸收水分的新模式，相關結果發表于《自然-植物》雜志。荒漠植物大多擁有高度進化的水分吸收和運輸系統，傳統理論認為它們能通過發達的根系最大限度地從沙土中吸收水分，向上傳輸到莖、葉，同時借助特殊的葉片結構減少水分的損失。齒肋赤蘚的假根系統并不具有水分吸收的作用，齒肋赤蘚密集的葉片芒尖能夠有效地吸收雨滴打擊的能量，從而最大程度地減少雨滴的飛濺和水分的損失，有利于水分的保持和吸收。

干燥狀態（左）和濕潤狀態（右）的齒肋赤蘚植株

覆蓋在荒漠地表的蘚類結皮（干燥時呈現黑色）

喀斯特流域生態系統或受到更強的氣候脅迫

中科院亞熱帶農業生態研究所徐憲立研究組采用基于Budyko水熱平衡框架的氣候彈性分析方法，開展氣候變化條件下喀斯特流域生態水文響應研究，研究論文發表于《水文學雜志》。喀斯特流域蒸散發對降水變化的敏感性較大，而對潛在蒸散發變化的敏感性較小，反映了喀斯特流域蓄水能力差、水分下滲快的水文條件下，水分供給而非能量需求是喀斯特流域生態系統蒸散發的限制因子。近50年的氣候變化引起了喀斯特流域蒸散發更大程度的降低，而相關研究表明蒸散發與植被生產力具有很好的正相關，這在一定程度上說明喀斯特流域生態系統可能受到更大的氣候脅迫。變化環境下喀斯特流域生態系統的響應與適應的研究需要進一步加強。

葉綠體分子伴侶素不同亞基頂端區的功能分化分工

中科院遺傳與發育生物學研究所劉翠敏研究組，過對衣藻不同類型的Cpn60頂端區進行篩選和比較發現：該區不僅顯著影響分子伴侶素的ATP酶活，而且α型頂端區對RbcL的結合能力是β型的三倍，但卻只有β型頂端區能夠與輔伴侶進行有效互作。研究論文發表于《分子植物》。植物光合作用固碳關鍵酶Rubisco的折疊組裝依賴于葉綠體分子伴侶素Cpn60，Cpn60如何實現不同底物間的結合-折疊平衡是個由來已久的科學問題。研究成果凸顯CPN60 α頂端區所具有的獨特優勢，對分子層面認識并優化葉綠體蛋白內穩態，進而改良光合作用效率具有重要的參考價值。

生境過濾影響同種和系統發育負密度制約的可檢測性

中科院西雙版納熱帶植物園研究員曹敏、林露湘等，應用廣義線性混合模型分析幼苗存活與鄰體密度變量和生境變量的關系，相關成果發表于《生態學》。同種負密度制約被認為是一種驅動熱帶森林群落樹種共存的關鍵機制。最優模型表明同種負密度制約和生境過濾同時影響幼苗存活，與研究人員預期相反的是，系統發育正密度制約對幼苗存活存在顯著的效應。生境過濾沒有對鄰體的系統發育正效應起到解釋作用，但是生境過濾會降低可檢測到的同種負密度制約的強度。該研究結果表明忽略生境因子和系統發育關系會影響同種和異種鄰體對幼苗存活重要性的判斷。

青藏高原凍土碳庫評估

中科院植物研究所楊元合研究組以青藏高原多年凍土區為研究對象，發展了基于地面觀測、衛星遙感、氣候要素和土壤信息等多源數據與支持向量機相結合的碳庫估算方法體系，系統評估了青藏高原3米深度凍土碳庫的大小及其分布特征，相關結果發表在《全球變化生物學》雜志上。凍土是指零攝氏度以下并含有冰的各種巖土和土壤，主要分布在北半球的寒冷地區。過去幾十年，持續的氣候變暖使全球凍土分布區出現了以凍土活動層厚度增加、熱融喀斯特加劇等為標志的融化現象。顯著的凍土融化很可能會導致凍土中長期封存的大量有機碳被分解釋放，形成對氣候變暖的強烈正反饋。該研究結果表明青藏高原多年凍土區是一個重要的碳庫。

科研人員于2013年至2014年對青藏高原多年凍土區大范圍取樣，獲得342個3米深度和177個50厘米深度的土壤剖面樣品

青藏高原凍土碳庫呈現出從研究區東南向西北遞減的趨勢

草本被子植物占優勢的植被形成時間

中科院植物研究所陳之端研究組及其合作者利用古老的草本被子植物——毛茛科作為代表研究了以草本被子植物占優勢的植被的進化，研究論文發表于《科學報告》。以早白堊世被子植物大爆發為標志的“陸地革命”和白堊紀末恐龍為代表的生物大滅絕是白堊紀的兩個重大事件，它們對陸地生態系統的重新構建和現代化產生了深遠的影響。以草本被子植物占優勢的林下草本層與以被子植物占優勢的森林的興起是同步的，共同對白堊紀“陸地革命”做出了貢獻，而開放生境中以草本被子植物占優勢的植被則稍晚于森林的形成，或者在森林形成末期才興起。同時，根據毛茛科植物多樣化速率在白堊紀-古近紀交界沒有發生明顯變化，認為以草本被子植物占優勢的植被受白堊紀末大滅絕事件影響較小。

森林土壤有機碳激發效應

中科院沈陽應用生態研究所人工林生態組王清奎研究員等開展了土壤含水量變化對亞熱帶人工林土壤有機碳分解激發效應影響的研究，研究論文發表于《生態系統》。根據IPCC報告，強降水、長期干旱等極端氣候事件發生頻率將持續增加，將會引起土壤干濕交替、土壤水分經常性發生變化。這一變化將會對土壤碳輸入等地下生態過程產生深刻影響。正激發效應促進土壤有機碳的分解，能降低土壤碳儲量，而負激發效應則有利于生態系統土壤碳固持。該研究提升了科研人員對全球變化背景下陸地生態系統土壤碳循環的認知，也為全球變化背景下如何管理人工林、增加其碳匯功能提供科學支撐。

附生苔蘚植物對林下蔭濕生境的適應機制

中科院西雙版納熱帶植物園恢復生態研究組劉文耀研究員等，以哀牢山山地云霧林中三種優勢附生苔蘚樹平蘚、刀葉樹平蘚、阿薩羽苔為對象，研究其功能性狀和光合特性之間的關系，以期從功能性狀的角度揭示附生苔蘚植物對林下蔭濕生境的適應機制。相關成果發表于《苔蘚學期刊》。三種附生苔蘚具有典型的耐蔭植物的光合特征和極低的光合效率系數，強光下呈現出光抑制現象，其光合特征與林下蔭濕的生境相協調。附生苔蘚的諸多性狀有利于提高附生苔蘚在低光照生境下的量子捕獲效率。因此，苔蘚植物對林內蔭濕生境的適應是其功能性狀之間權衡與優化的結果。通過功能性狀間的權衡，在林內蔭蔽生境下附生苔蘚對資源的高截留的生存策略得以適應和生存。