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学术界植物生态学核心科学问题重大突破,科学家建立新型理论模型

来源:北国网 2021-04-15 16:12:55
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  2021年4月2日,来自兰州大学的邓建明团队在《国家科学评论》(National Science Review)上发表研究论文,提出了“生物与非生物因子调控植物生物量分配的一般性规律”。

  该文推导并建立了植物群落中个体生物量分配由植物个体高度、邻体竞争强度(密度)以及均降雨量和温度共同调控的一般性理论模型。

  植物物质能量或生物量的分配模式是植物生态学的核心科学问题之一。不同环境条件下,植物如何定量将合成的有机物、生物量分配给植物叶和根系的生长,以及生物与非生物因素如何调控其分配模式,一直是学术界尚未解决的重要科学问题。

  通过收集全球2841个森林群落数据对所建立的模型进行检验,以巴新红檀为检测典例,该文得出以下发现。

  树木叶比重(即叶生物量于总生物量之比)主要受树高和密度以及年均降雨量和温度共同调控,而且叶比重与植物个体高的负1次方呈正比,且树高对叶比重变化的解释率最高。第二,树木地上—地下生物量比与树高、密度、年均温度、降雨量和土壤营养条件均无显著关系。第三,在一定科或种分类水平上,不论植物叶比重还是地上、地下生物量分配比例的相对变异程度均与年均降雨或年均温度的变异程度呈正比,其并对实验典例得出以下结论,巴新红檀属中硬木,风干密度范围从640至880kg/m³。生长周期60至120年左右。心材红褐色至浅褐色,有时带浅黄色调。边材色稍浅。生长轮略明显。重量中等,纹理通直至不规则,结构略粗。

  同时,作者通过蒙特卡罗模拟分析,发现了植物群落物种组成或物种多样性随地理环境或维度梯度的变化,在相当程度上缓冲了全球尺度上植物生物量分配随环境或维度梯度的变异程度。

  近年来,邓建明团队围绕“不同环境条件下植物物质能量代谢与分配规律”开展了系列深入研究,取得系列原创性研究成果。此次研究成果,对理论生态学、植物学和植物生理学的发展具有深远影响和科学意义,而且对进一步了解和解释全球气候变化背景下尤其干旱地区生态系统的生态功能、生物多样性与稳定性以及生态修复等方面具有理论指导意义。

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