模拟极端气候事件下湿草地功能与分类变化的初步研究：揭示气候变化对欧洲温带草地生物多样性的复杂影响

为探究极端气候事件对草地生态系统的影响，研究人员通过模拟极端降水和气候变暖条件，对欧洲温带湿草地进行了为期三年的实验。研究发现，气候变暖显著提高了植物分类多样性（TD），但降低了禾草类功能丰富度（FRic）；极端降水通过改变土壤湿度降低了物种丰富度（SR），同时促进了功能性状的分化（FDiv）。该研究为预测气候变化下草地生物多样性与生态系统功能的关系提供了关键数据。

　　

随着全球气候变化加剧，极端天气事件如暴雨、干旱和高温的频率和强度显著增加，这对陆地生态系统尤其是生物多样性丰富的草地构成了严峻挑战。欧洲温带草地作为半自然栖息地，不仅承载着高水平的物种多样性，还提供碳封存、牲畜饲料等重要生态系统服务。然而，过去一个世纪，欧洲草地面积已减少80%-90%，剩余草地正面临气候变化带来的多重压力。尽管已有研究探讨了气候变化对植物群落的影响，但极端事件如何通过功能性状和物种策略的转变驱动草地生态系统响应，仍是亟待解决的科学问题。

针对这一空白，中国科学院的研究团队在Radzionków植物园开展了为期三年的野外控制实验，通过模拟极端降水和气候变暖条件，系统研究了湿草地植物群落的分类和功能多样性变化。研究发现，气候变暖显著提高了植物群落的竞争策略（C策略），尤其是非禾草类植物；而极端降水降低了物种丰富度，但增加了功能多样性，主要体现在比叶面积（SLA）的升高和非禾草类比例的增加。这些发现揭示了气候变暖与极端降水对草地生物多样性的差异化影响，为预测长期气候变化下的生态系统功能转变提供了新见解。相关成果发表在《Global Ecology and Conservation》上。

研究团队采用了多项关键技术方法：1）野外模拟实验设计，通过开放顶棚（OTC）和灌溉系统分别模拟气候变暖（平均升温0.52-0.69°C）和极端降水（土壤湿度增加3-10%）；2）植物功能性状测量，包括比叶面积（SLA）、叶片干物质含量（LDMC）、株高和种子质量；3）多样性指数计算，涵盖物种丰富度（SR）、香农指数（H）和功能多样性（FRic/FEve/FDiv）；4）CSR策略量化，基于StrateFy工具分析竞争-胁迫-杂草策略的转变；5）线性混合模型（LMM）统计分析，评估处理效应及其交互作用。

3.1 分类多样性
实验显示，灌溉处理显著降低了所有物种（p=0.006）和非禾草类（p=0.003）的物种丰富度，而气候变暖提高了禾草类的均匀度（p<0.001）。交互作用分析表明，未灌溉但变暖的样方物种丰富度最高，而同时灌溉和变暖的样方最低（p=0.028），说明水分饱和会加剧变暖对物种的负面影响。

3.2 群落加权平均值与功能多样性
灌溉显著降低了所有物种的SLA（p=0.003），表明水分饱和促使植物发展出更厚实的叶片。功能多样性分析显示，灌溉降低整体FRic（p=0.015），而变暖降低禾草类FRic（p=0.017）但增加其功能离散度（FDiv，p<0.001），反映性状组合的差异化响应。

3.3 物种策略
变暖使非禾草类的竞争策略（C值）提升17.3%（p<0.001），杂草策略（R值）降低；灌溉则抑制所有物种的杂草策略（p=0.007）。这表明资源竞争在变暖条件下加剧，而水分饱和抑制了短命植物的定居。

4.1 水分饱和降低物种丰富度
与自然湿地不同，实验性极端降水通过物理破坏（如暴雨冲击）和病原体滋生（如锈菌Puccinia triticina）减少了匍匐型植物（如Potentilla erecta）的存活。这一效应在变暖条件下被放大，印证了"水文极端事件对中生生境负面影响更大"的假说。

4.2 干旱促进功能多样性
干旱样方的功能丰富度（FRic）较高，主要源于SLA变异和非禾草类（如Galium uliginosum）的生态位分化。深层根系与浅根系植物的资源分割，以及不同水分利用策略的共存，共同维持了干旱条件下的功能多样性。

4.4-4.5 变暖的差异化效应
变暖降低禾草类FRic（如Festuca rubra减少），但通过延长生长季和促进亚地中海物种（如Brachypodium pinnatum）的定居，提高了整体功能离散度（FDiv）。这种"暖化促进"效应在干旱条件下更显著，与欧洲南部生物多样性热点区的分布规律一致。

该研究首次系统揭示了短期极端气候事件对温带草地功能结构的级联影响。气候变暖通过促进竞争策略和亚地中海物种的定居，可能重塑群落组成；而极端降水则通过物理胁迫和病原体传播降低物种丰富度。这些发现对草地保护具有双重启示：一方面，维持功能多样性（如深根与浅根物种共存）可增强生态系统抗性；另一方面，需警惕气候变暖驱动的竞争加剧可能导致特有物种流失。未来研究应延长观测时限，并整合地下生态过程，以全面评估气候变化下草地生态系统的长期适应性。