生境片段化是生物多樣性喪失的主因之一，它改變植物群落物種組成和多樣性的同時(shí)，也會(huì)造成植物種內(nèi)性狀特征發(fā)生變化。但這種種內(nèi)性狀變異是否進(jìn)一步改變片段化生境中的其它生態(tài)過程，從而導(dǎo)致生境片段化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響，仍有待進(jìn)一步研究。

浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院于明堅(jiān)教授團(tuán)隊(duì)于2024年2月14日在Ecology上發(fā)表了題為“Intraspecific leaf trait variation mediates edge effects on litter decomposition rate in fragmented forests”的研究論文。課題組以千島湖庫區(qū)片段化生境中常見植物短尾越橘（Vaccinium carlesii）為研究對(duì)象，于千島湖11個(gè)陸橋島嶼開展葉片分解實(shí)驗(yàn)（圖1），探究片段化生境中植物葉片種內(nèi)性狀特征的空間格局，并利用結(jié)構(gòu)方程模型解析由生境片段化驅(qū)動(dòng)的種內(nèi)性狀變異與局域環(huán)境改變對(duì)葉片分解速率的相對(duì)影響大小。

圖1 葉片分解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖

研究結(jié)果表明，由于生境片段化造成的邊緣效應(yīng)，島嶼邊緣的林冠郁閉度下降，從而驅(qū)使島嶼邊緣短尾越橘種內(nèi)葉片性狀特征發(fā)生改變，即生長(zhǎng)在島嶼邊緣的植物個(gè)體葉片比葉面積更低，葉片干物質(zhì)含量更高（圖2）。這種由于邊緣效應(yīng)造成的種內(nèi)性狀變異進(jìn)一步造成葉片分解速率下降（圖3）。重要的是，種內(nèi)性狀變異對(duì)葉片分解速率的影響大于由于邊緣效應(yīng)與生境喪失造成的局域環(huán)境改變對(duì)葉片分解速率的影響。該研究結(jié)果首次量化了片段化生境中種內(nèi)性狀變異與局域環(huán)境變化對(duì)葉片分解速率影響的相對(duì)作用強(qiáng)度。

圖2 用結(jié)構(gòu)方程模型解析生境片段化影響種內(nèi)性狀變異與葉片分解速率的驅(qū)動(dòng)機(jī)制

 圖3 邊緣效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的林冠郁閉度增加導(dǎo)致短尾越橘比葉面積下降，進(jìn)一步造成葉片分解速率下降

本研究表明，植物通過種內(nèi)性狀變異對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的響應(yīng)可以進(jìn)一步影響生態(tài)系統(tǒng)功能，即物種水平基于功能性狀的“響應(yīng)-影響”理論框架仍適用于個(gè)體水平。因此，在探究全球變化背景下生態(tài)系統(tǒng)功能變化格局的研究中，需要考慮種內(nèi)性狀變異的影響。上述研究成果對(duì)于森林生態(tài)系統(tǒng)功能的評(píng)估與森林科學(xué)管理政策的制定具有重要指導(dǎo)意義。

本研究是千島湖關(guān)于種內(nèi)性狀變異相關(guān)工作的延續(xù)。在前期與西澳大學(xué)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究院等開展的合作研究中，發(fā)現(xiàn)生境片段化不僅導(dǎo)致植物群落種間性狀特征發(fā)生改變，也造成了顯著的種內(nèi)性狀特征變化；生境片段化通過改變森林內(nèi)部的非生物環(huán)境和植食作用，在短期內(nèi)影響植物幼苗的種內(nèi)性狀特征變化格局。相關(guān)研究成果已在Ecography和Ecology and Evolution發(fā)表。

浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為論文第一作者和通訊作者單位，于明堅(jiān)教授為該論文的通訊作者，原浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院求是生物科學(xué)班本科生、西澳大學(xué)博士研究生鄭詩璐（已畢業(yè)，于明堅(jiān)教授為合作導(dǎo)師，現(xiàn)為復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后）為第一作者，西澳大學(xué)Raphael Didham教授和澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究院Bruce Webber博士作為共同作者參與了此項(xiàng)工作。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/ecy.4260