漓江流域木本植物功能性状空间揭示喀斯特生境下的资源利用策略

《Ecology and Evolution》:Functional Trait Space Reveals Resource Use Strategies of Woody Plants in the Lijiang River Basin

【字体: 时间:2026年01月25日 来源:Ecology and Evolution 2.3

编辑推荐:

  本文通过分析漓江流域205种木本植物叶片功能性状,构建多维功能性状空间,揭示了喀斯特生境下树木与灌木的资源利用策略分异。研究发现:植物普遍采用高叶片干物质含量(LDMC)和低比叶面积(SLA)的保守策略;灌木性状空间离散度更高(独占比率达18.98%),体现对微生境异质性的适应;与长江流域对比显示漓江植物更偏向获取型策略。研究为喀斯特生态系统生物多样性维持机制提供了新视角。

  
功能性状空间揭示漓江流域木本植物的资源利用策略
引言
植物功能性状作为反映环境适应与资源分配的关键指标,已成为生态学研究的重要范式。叶片作为光合作用和养分循环的核心器官,其性状如比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、叶片厚度(LT)以及碳(LC)、氮(LN)、磷(LP)含量等,共同构成了叶片经济谱(LES),表征从快速资源获取到长期保守保存的策略连续体。然而,植物策略并非单一维度,而是存在于多维性状空间中,受多种交互约束和权衡影响。
漓江流域作为中国南方典型喀斯特地区,基岩裸露、土壤浅薄且不连续,形成强烈的环境筛选压力。本研究以该区域205种木本植物为对象,通过构建功能性状空间,探究树木与灌木的生态策略分异,并与长江流域进行跨区域对比,旨在揭示局部环境筛选与区域背景如何共同塑造植物功能策略。
材料与方法
研究在漓江流域设置44个20×20m样方,测量所有DBH>1cm树木及高度>1.2m灌木的叶片功能性状,包括形态指标(LA、LT、LFW、LDW、SLA、LDMC)和元素含量(LC、LN、LP、K、Ca、Mg)。利用funspace包构建功能性状空间,采用超体积分析计算树木与灌木的策略空间重叠度,并以Gower距离评估物种功能差异。长江流域数据来源于国家生态科学数据中心,共349种木本植物性状数据。
结果
漓江流域功能性状空间特征
主成分分析显示,漓江流域木本植物功能性状空间PC1轴(贡献率20.01%)整合LDMC、LA、LFW、SLA和LP,PC2轴(15.06%)整合LC、LN、K、Ca和Mg。树木的性状热点集中于PC2正方向(高LDMC),而灌木在PC1轴(高LDMC、LC和叶绿素)和SLA、LN等性状方向上分布更广,表明灌木具有更广泛的性状变异。
生态策略空间重叠
树木与灌木的功能策略空间重叠率达69.45%,但灌木独占比率(18.98%)高于树木(17.04%)。功能边缘物种(如龙眼、茱萸等)Gower距离显著高于核心物种(p<0.001),这些物种可能代表喀斯特生境下的生态特化策略。
流域间性状空间对比
漓江与长江流域植物功能空间重叠约40%,但策略倾向显著分化:漓江植物集中于PC1负方向(高SLA、LC),偏向获取型策略;长江植物集中于PC1正方向(高LDMC、LMA),偏向保守型策略。边际密度图进一步显示漓江物种沿PC2轴变异更大。
讨论
环境筛选下的功能策略与生活型分异
漓江流域喀斯特环境筛选促使植物普遍采用高LDMC、低SLA的保守策略,但生活型间存在显著分异。灌木性状空间离散度更高,尤其在SLA、LP和LFW等性状上,反映其通过生态可塑性适应微生境异质性(如石缝、林缘)。树木则更集中于结构性状(如LA、LFW),体现长期生物量投资策略。功能边缘物种的存在凸显了微生境分化对维持功能多样性的重要性。
局部变异与区域背景的性状空间结构
与长江流域对比揭示,尽管气候相似,但地质历史和土地利用差异导致策略分化:长江流域长期人为干扰筛选出保守策略,而漓江流域生境碎片化促进获取-保守策略并存。这种跨尺度收敛与发散并存的结构,强调需同时关注局部筛选与区域背景对功能多样性的塑造。
结论
本研究揭示了喀斯特生境下木本植物通过保守性状策略适应环境约束,同时生活型间存在显著功能分异。灌木更宽的性状空间与边缘物种的存在共同增强系统功能韧性。跨流域比较进一步凸显区域环境历史对策略选择的调控。未来研究需整合个体尺度性状变异与系统发育背景,以更精确评估环境筛选强度。在生态恢复中,可优先选用高SLA、LA的乡土灌木,以维持资源获取-保守策略的平衡。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号