解析温度与光照对北极泉流生态系统中生物膜及苔藓植物群落养分获取的独立效应

《Ecosystems》：Isolating Effects of Temperature and Light on Nutrient Acquisition by Biofilm and Bryophyte Communities in Arctic Spring-Stream Ecosystems

　　

摘要

光照和温度是生态系统过程的重要驱动因素，在大多数生态系统中，二者呈季节性耦合关系（即夏季最高、冬季最低）。由于这种近乎普遍的关联，在自然条件下很难将光照和温度的单独效应区分开来。北极泉水溪流提供了例外情况，因为其水温相对稳定且年际光照波动极大，从而有效解耦了其年际光照和温度制度。我们通过在阿拉斯加北极地区五条泉水溪流中进行每半个月一次的采样，来评估优势有机质区室（即石上生物膜和水生苔藓植物）对光照和温度的养分响应，这些溪流的水源温度各异（约1至12°C）。我们测量了两个区室的碳（C）、氮（N）和磷（P）含量百分比以及C、N、P胞外酶活性，分别以评估其养分需求和获取的季节性模式。生物膜的响应主要由温度驱动，在最温暖的溪流中需求最高，而获取的季节性变化最小。光照和温度共同调节苔藓植物，在低温光照不足冬季的较温暖溪流中需求更高。按河床面积折算，苔藓植物主导了C和P循环，而生物膜对氮获取的贡献不成比例地大。比较北极泉水溪流中两个主要区室的养分需求和获取策略，使我们得以解析它们在生态系统水平过程上的相对贡献。我们的研究结果表明，优势有机质群体在季节和温度响应上存在差异，并强调了考虑区室特异性效应对于更好理解光照和温度作为生态系统动态驱动因素的重要性。