谱系中的可塑性：不同光照条件下热带森林树种的光合作用诱导

《Tree Physiology》：Plasticity on the spectrum: photosynthetic induction of tropical forest tree species in contrasting light conditions

光合效率差异影响树木在异质环境中的生长和生存，其诱导状态受结构、生化、光化学及气孔过程调控。通过研究四种不同成功ional策略的巴西树木在10%、50%和全日照下的光合参数（CO?吸收、气孔导度、电子传递速率、叶绿素含量及叶面积质量），发现慢响应树种Hymenaea courbaril塑性低，快响应树种Schinus terebinthifolia表现出意外高遮荫适应和诱导状态，而中间策略者Cecropia pachystachya和Handroanthus impetiginosus塑性最高，光增强时协调提升光合速率和资源分配。研究强调光合动态对生态恢复策略的重要性。

　　

摘要

不同树种在高效利用光能的能力上存在差异，这影响了它们在高度异质环境中的碳积累、生长建立和存活情况。这种效率依赖于光合作用诱导状态的维持，而该状态受叶片结构、生化过程、光化学过程以及气孔活动的调控，这些因素会随着叶片生态特征（LES）的变化而变化。生长缓慢的树种（通常属于后期演替群）被认为能够保持较高的光合作用诱导状态；而生长迅速的树种（通常属于早期演替群）对光照的需求较高，因此适应荫蔽的能力较弱；同样，耐荫树种对强光的适应能力也较差。然而，实际研究结果往往与这些预测不符。此外，大多数叶片生态特征反映的是稳态下的表现，而非动态响应。在这里，我们研究了四种广泛分布于巴西的树种的光合作用诱导反应，这些树种代表了不同的演替群和叶片生态特征位置，并在10%、50%和全日照条件下进行了实验。我们通过测量二氧化碳吸收量、气孔导度、电子传输速率、叶绿素含量以及单位面积叶质量（LMA）来量化光合作用诱导的动态变化。利用荫蔽适应系数和基于主成分分析（PCA）的新指标——相对可塑性（RP）来评估树种对不同光照环境的适应能力。相对可塑性表明叶片生态特征位置与树种的光合作用诱导特性之间存在非对称的“钟形”关系：生长缓慢的Hymenaea courbaril表现出较低的可塑性，在资源分配（LMA）、光合速率和诱导时间上变化不大；生长迅速的Schinus terebinthifolia具有中等可塑性，但出乎意料地具有较高的荫蔽适应能力，表现出较高的光合作用诱导状态和二氧化碳吸收速率；而介于两者之间的Cecropia pachystachya和Handroanthus impetiginosus则表现出最高的可塑性，在光照强度增加的情况下，LMA、二氧化碳吸收量、气孔导度和光合作用诱导都表现出协调增长。这些发现强调了将光合作用动态纳入生态生理学框架的重要性，特别是在异质光照环境下进行树种选择时，适应性灵活性对生态系统的恢复力具有关键作用。