温带草地群落级功能特征对季中和季末试验性干旱的不同反应

IF 5.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Journal of Ecology Pub Date : 2024-08-30 DOI:10.1111/1365-2745.14395

E. Fenollosa, P. Fernandes, A. Hector, H. King, C. S. Lawson, J. Jackson, R. Salguero-Gómez

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摘要

1 引言据预测，气候变化将改变全球生物群落的结构和功能（Díaz & Cabido, 1997; IPCC, 2022）。随着全球气温的升高，气候变化可能会增加全球某些地区极端气候事件（如干旱和洪灾）的强度和频率（Fischer 等人，2013 年）。降水量的变化，如极端干旱或洪灾频率的增加，将使某些物种优于其他物种（Lavorel 等人，2011 年；MacGillivray 等人，1995 年；Mueller 等人，2005 年；White 等人，2000 年）。植物功能性状是指通过影响生存、生长和繁殖来决定植物适应性的生物特征（Laughlin 等人，2020 年；Violle 等人，2007 年），它有助于量化极端降水对自然植物群落的影响（Díaz 等人，2016 年）。在新气候条件下受到青睐的物种，其功能性状可能与之前气候条件下的物种不同（Lavorel 等人，2011 年；White 等人，2000 年）。因此，功能特征值的变化预计会从个体扩展到整个群落（Griffin-Nolan 等人，2019 年；Lavorel 等人，2011 年；Luo 等人，2023 年；McGill 等人，2006 年），并影响生态系统结构和功能（Suding 等人，2008 年；Woodward & Diament, 1991 年）。个体功能性状与生态系统功能之间的关系使基于性状的方法成为预测群落对气候变化反应的有效工具（Brodribb，2017；Lavorel & Garnier，2002；Quétier 等人，2007；Soudzilovskaia 等人，2013）。因此，识别对环境高度敏感的植物功能特征对于预测气候变化下生态系统结构和功能的变化至关重要（Andrew 等人，2022 年；Funk 等人，2017 年；Green 等人，2022 年；Lavorel 等人，2011 年；Lavorel & Garnier, 2002 年；McGill 等人，2006 年；Violle 等人，2013 年）、环境变化如何影响植物群落的功能特征（Kambach 等人，2023 年；Kimball 等人，2016 年；Lavorel & Garnier，2002 年；McGill 等人，2006 年；Wellstein 等人，2017 年）。对降水梯度的观测研究表明，功能特征与降水量有显著相关性（Dwyer 等人，2014 年；Harrison 等人，2015 年；Wright 等人，2005 年）。例如，在全球范围内对比 2500 多个物种时发现，比叶面积（SLA）与干旱度之间存在明显的反相关性（Wright 等人，2005 年）。然而，实验方法对于明确、机理地理解功能性状对群落变化的中介作用以及将性状变化归因于特定环境驱动因素可能更为重要（Grime 等人，2000 年；Hoover 等人，2014 年；Jamieson 等人，1998 年；Kröel-Dulay 等人，2022 年；Luo 等人，2023 年；Wilcox 等人，2021 年）。例如，DeMalach 等人（2017 年）的一项全球荟萃分析显示，降水量的增加会增加群落生物量，并引起群落组成的变化。同样，实验研究也表明，干旱会改变群落组成并改变群落功能特征（Griffin-Nolan 等人，2019 年；Jackson 等人，2024 年；Luo 等人，2023 年）。环境驱动的群落功能性状变化主要是由整个生长季的群落组成变化（即种间变异）、种内变异还是两者共同驱动的，在功能性状研究中仍鲜为人知。没有明确考虑种内变异可能是基于性状的方法尚未成为 "生态学圣杯 "的一个原因（Shipley 等，2016；Suding & Goldstein，2008；Yang 等，2020）。功能特征在物种内部可能会有显著差异（Moran 等人，2016 年；Siefert 等人，2015 年；Violle 等人，2012 年），即使物种组成保持不变，可能也会由于稳定效应而改变群落平均特征值（Bricca 等人，2022 年；Luo 等人，2023 年；Pichon 等人，2022 年）。同样，在生长季节的不同时期，种内性状变异对植物群落功能性状的贡献也会随着植物本体（即植物发育和生长的不同阶段）的变化而变化。例如，年轻的恢复群落（即早期演替群落）通常对环境变化更为敏感（Grime 等人，2000 年；Odum，1969 年）。同样，Lemoine 等人（2018 年）的研究表明，干旱发生的时间在两种矮小禾本科植物的干旱敏感性中起着至关重要的作用；Kimmel 等人（2019 年）的研究则揭示了降水量增加对群落结构的跨年渐进影响。

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Differential responses of community-level functional traits to mid- and late-season experimental drought in a temperate grassland

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期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.