探秘红树林:叶片性状协同变化与生长策略的复杂关联

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:npj Biodiversity

编辑推荐:

  研究人员为探究红树林性状协调与生长策略关系,开展研究,证实 LES 存在,发现其关系复杂,意义重大。

  红树林,作为生长在沿海咸水或半咸水区域的特殊植物群落,犹如海岸线上的 “绿色卫士”,不仅守护着海岸线免受海浪侵蚀,还为众多生物提供了独特的栖息家园。然而,长期以来,科学家们对于红树林叶片的秘密了解并不多。
叶片经济谱(LES),这一被提出用于理解叶片资源投资和植物生长策略的框架,在许多植物群落研究中都发挥了重要作用。它就像是一把 “钥匙”,帮助科学家们打开了探索植物生长奥秘的大门。通过它,人们发现 “快速” 叶片具有低叶面积质量比(LMA)、短叶寿命(LL)、高单位叶质量氮(N)和磷(P)含量以及高光合和呼吸速率的特点;而 “慢速” 叶片则恰恰相反。在不同环境中,植物会根据自身需求,沿着 LES 这一连续体,调整自己的叶片性状,以适应环境。比如在干旱、营养贫瘠的环境里,植物倾向于拥有高 LMA、低叶 N 的保守型叶片;在湿润环境中,植物则多展现出低 LMA、高 N 的快速生长型叶片。

但令人遗憾的是,在过去的全球性状分析中,红树林却常常被忽视。尽管人们对红树林个体性状的研究兴趣日益增长,但对于其性状协调及其生态意义,仍然知之甚少。为了填补这一知识空白,中国科学院城市环境研究所等机构的研究人员开展了一项深入研究。他们的研究成果发表在《npj Biodiversity》杂志上,为我们揭开了红树林叶片性状的神秘面纱。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。首先,在样本采集方面,他们对中国各地红树林进行了全面采样,涵盖海南、广东、厦门等地,跨越亚热带和热带地区,面积超 20,000 公顷,南北跨度达 935 千米,采集了 38 种红树林物种的叶片样本,确保了研究的代表性。其次,在叶片性状测量上,使用专业仪器测定叶面积、鲜重、干重、叶 N 和 P 浓度等。最后,运用 SPSS 和 MATLAB 软件进行统计分析,包括相关性分析、计算性状谱斜率等,以探究性状之间的关系。

下面来看看具体的研究结果:

  • 种间和组间的性状协调:研究人员通过对大量样本的分析,证实了红树林群落中存在 LES。他们发现,种间性状相关性显著,例如 LMA 与 N、LMA 与 P 之间都存在强相关。在区域尺度上,广东、海南和厦门等地的研究结果也呈现出类似的强相关性。而且,真红树总体上表现出较高的 LMA 和较低的叶 N 或 P 含量,而红树伴生植物则相反。这表明真红树采用了更为保守的资源投资策略,以适应潮间带的恶劣环境,这一结果支持了 LES 与植物资源投资策略在群落尺度上的联系。
  • 种内性状协调的大差异:部分物种存在显著的种内性状协调,如 13 种物种的 LMA 与 N、10 种物种的 LMA 与 P 存在显著相关性,且种内性状协调模式与种间模式相似。但在一些物种中,如海滨猫尾木(Cerbera manghas)、秋茄(Kandelia obovata)和白骨壤(Avicennia marina),研究人员观察到了较大的种内性状变异。这可能是由于这些物种采样地的气候和沉积物条件差异较大,导致了性状的多样化。
  • 物种重排现象:在厦门市的案例研究中,研究人员对比了速生的无瓣海桑(Sonneratia apetala)和慢生的秋茄。通常情况下,无瓣海桑生长更快,树更高,光合速率也更高。然而,在 JMB 站点,情况却发生了反转,无瓣海桑的 LMA 更高,叶 N 和 P 含量更低。进一步研究发现,这主要是因为 JMB 站点的土壤盐度较高,使得无瓣海桑的叶片厚度增加,从而导致 LMA 升高。虽然无瓣海桑叶 N 和 P 含量低,但它的磷氮比(P:N)更高,氮利用效率也更高,这些因素共同作用,使其在高盐环境下仍能保持较高的光合速率,这一现象证实了物种重排的存在。

研究结论和讨论部分指出,该研究首次全面证实了红树林群落中 LES 的存在,为理解红树林生态系统提供了重要依据。同时,研究揭示了红树林性状变异的复杂性,种内变异和物种重排现象表明,不能简单地依据传统的 LES 理论来推断红树林的生长策略。叶厚度在 LMA 变化中的重要作用,提示在研究红树林生态时,需要深入考虑 LMA 的组成成分。这些发现不仅丰富了我们对红树林植物适应策略的认识,也为红树林的保护和管理提供了科学指导,有助于未来更好地保护这些珍贵的海岸生态资源。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号