Nature子刊:揭示树木叶片衰老响应全球变暖的机制

【字体: 时间:2020年07月31日 来源:四川大学

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  基于过去60余年的50多万条秋季物候数据,研究人员发现与 ‘冷秋’ 相比较,‘暖秋’时叶片衰老表现出更强的气候响应、更高的物候可塑性,揭示了秋季物候对气候响应的非线性模式。

  

7月6日,由四川大学牵头,与中山大学、浙江农林大学、加拿大魁北克大学、美国佛罗里达州立大学等单位的研究人员合作,在Nature Climate Change杂志发表了题为“Leaf senescence exhibits stronger climatic responses during warm than during cold autumns”的论文,揭示了在全球变暖的大背景下,秋季物候变化——叶片衰老的响应机制。四川大学陈磊为论文第一作者兼通讯联系人,中山大学刘志勇和四川大学刘建全共同通讯联系人。四川大学为论文第一单位。

树木的生长发育,比如发芽、展叶、开花、叶变色等,会随着一年四季气候的循环变化呈现出周期性的规律,这些称之为物候现象。树木物候的变化直接决定了树木物种的适应性和分布,并且进一步影响全球碳、水和物质营养的循环以及相关的食物链级联反应和群落结果。

全球温度升高导致的气候变化强烈影响了树木物候,导致春季物候(发芽、展叶、开花)提前。但是,在全球气候变化的背景下,秋季物候的变化,比如叶片衰老,在不同的地区不同物种之间存在很大的分歧,其响应机制仍然不清楚,导致了现阶段植被模型很难精确的预测生长季与生物圈、大气圈的互馈关系。

基于过去60余年的50多万条秋季物候数据,研究人员发现与 ‘冷秋’ 相比较,‘暖秋’时叶片衰老表现出更强的气候响应、更高的物候可塑性,揭示了秋季物候对气候响应的非线性模式。另外,‘暖秋’时叶片衰老时间的推迟,主要是夜间温度升高导致的。但是,白天温度升高,尤其是在‘暖秋’,会引起干旱胁迫,从而导致秋季叶衰老提前。

以上这些发现进一步加深理解了全球气候变化背景下植物秋季物候变化的复杂性,同时也有助于开发新的植被模型预测未来气候变化对森林生态系统的影响。 

此外,Nature Climate Change同期还发表了美国哥伦比亚大学Yao Zhang等完成的题为Light limitation regulates the response of autumn terrestrial carbon uptake to warming的研究论文,报道了光照在全球变暖背景下对光合碳同化的影响。

值得一提的是,Nature Climate Change同期还配发了题为Autumn greening in a warming climate的评论文章,对以上两项研究进行了详细的解读和点评。两项独立的研究表明,气候变暖可以改变秋季物候,温度升高延缓了秋季叶片的衰老,这意味着植被休眠期缩短。休眠期缩短可能消弱植被对环境变化的适应性,这对生态具有重要的影响,例如植被对出现的极端气候(干旱、高温和霜冻等)会更加脆弱。

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41558-020-0820-2

https://www.nature.com/articles/s41558-020-0806-0

评论链接:

https://doi.org/10.1038/s41558-020-0852-7



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