干扰因素驱动热带溪流生态系统中的落叶渗滤液动态变化

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Disturbance Drives Leaf Litter Leachate Dynamics in a Tropical Stream Ecosystem

本研究通过实验室模拟干旱和飓风影响下的落叶淋溶，分析九种热带物种的叶分解差异，发现干旱落叶溶质积累和浓度显著高于飓风落叶，且不同物种叶组织化学特征影响淋溶效果，为理解气候变化对热带溪流生态系统的影响提供依据。

　　

摘要

由于气候变化，许多地区的热带雨林面临着更频繁的强飓风和干旱，这会改变通过落叶输入到热带淡水生态系统中的有机物的数量和质量。本研究在受控的实验室环境中对干燥的衰老叶片和新鲜脱落的叶片进行了浸提处理，分别作为干旱和飓风对落叶输入影响的代表。所使用的九个物种代表了波多黎各卢基略山脉（Luquillo Mountains）大部分地区的优势河岸植被。通过对浸出液中的碳、氮以及主要阳离子和阴离子的形式进行分析，研究了气候事件、物种类型与叶片浸出液成分之间的关系。结果显示，来自干燥衰老叶片（即干旱条件下的落叶输入）的浸出液中溶质总积累量以及溶解有机物和主要离子的浓度大约是来自新鲜脱落叶片（即飓风条件下的落叶输入）的2到4倍；然而，这些差异在不同物种间差异很大，可能与叶片组织化学成分有关。这些数据有助于我们更准确地评估河岸落叶输入对热带溪流生物地球化学和代谢过程的影响，从而加深对气候变化影响的理解。

通俗语言总结

叶片浸出液是指叶片进入水中后形成的类似茶水的液体。其化学成分取决于叶片的种类及其进入淡水水体时的物理状态。天气扰动会影响进入溪流的叶片类型：干旱会导致衰老叶片掉落，而飓风则会将绿色叶片带入水中。本研究探讨了热带雨林中的干旱和飓风如何影响进入溪流的叶片浸出液，以及这种影响如何进一步影响热带流域内的元素循环。我们分别用九种热带物种的自然脱落叶片（即衰老叶片）和新鲜切割的绿色叶片在水中进行浸提，以模拟干旱和飓风条件下的落叶输入情况。分析结果显示，来自干燥衰老叶片的浸出液中溶解有机物和矿物质的浓度高于来自新鲜脱落叶片的浸出液。此外，不同物种之间的浸出液成分也存在差异。了解扰动如何影响流域内叶片中有机物的浸出过程对于理解碳循环和食物网动态至关重要，尤其是在极端天气事件在热带地区变得更加频繁和严重时。

关键点

• 干旱条件下的落叶对溪流的生物地球化学影响大于飓风条件下的落叶。
• 衰老叶片（干旱条件下的落叶）浸出的碳、氮和主要离子含量高于新鲜叶片（飓风条件下的落叶）。
• 九种热带物种的叶片浸出液成分存在差异，表明除了扰动因素外，树种也对浸出过程有影响。