科學家發現植物抵抗氣候變化的時間機制

發布時間：2024-06-21 16:56 原文鏈接：科學家發現植物抵抗氣候變化的時間機制

近日，《科學進展》刊發了中國科學院青藏高原研究所（以下簡稱青藏高原所）生態系統功能與全球變化團隊最新研究成果。研究發現，盡管氣候變暖導致植物生長季節延長，但植物仍能保持葉片生長和衰老時間的穩定平衡，即植被從返青到峰值的持續時間越長，則從峰值到衰老的時間越長。

研究利用廣泛的衛星和地面觀測數據，揭示了從2001年到2020年間，超過83%的北半球生態系統中的植被依然保持了綠葉生長和衰老期的時間分配穩定性。這一發現對于了解植被如何通過資源分配應對全球變化，維持生態系統的結構和功能穩定具有重要意義。

論文第一作者和共同通訊作者，青藏高原所副研究員孟凡棟表示， “合理分配時間是推動個人與社會進步的重要主觀能動行為。對植物而言，這種時間分配策略可能在漫長的進化過程中通過自然選擇形成。長期以來，生態學研究更多關注植物在物質資源方面的利用，如碳、水、養分的分配，而對時間資源的利用策略缺乏充分認識。”

為此，研究團隊以植被葉片生長和衰老間的時間分配作為案例，測試了兩種可能的植被物候時間分配方式：一種是隨著氣候變化調整的最優時間分配；另一種是無論氣候如何變化都保持穩定的恒定時間分配。

研究結果證實了植物有著恒定的時間分配策略，并且不同數據源和方法的驗證分析也為北半球生態系統中恒定時間分配策略提供了有力證據。

研究還發現，相對于葉片衰老期，北半球生態系統的葉片生長期較長，二者的時間分配比值約為1.27。此外，綠葉生長和衰老期的時間分配在空間上存在海拔依賴性，在青藏高原等高海拔區域，這一比值隨海拔增高顯著增加。

研究團隊進一步探討了驅動這一時間分配策略的機制，發現早期物候事件對后續事件有顯著正向傳遞效應，例如，葉片早返青則早枯黃，因此較長的葉片生長期會導致較長的衰老期，從而保持兩者之間的比例一致。

科羅拉多州立大學研究員陳安平是該論文的共同通訊作者，他指出：“這項研究意義重大，揭示了植被存在一種我們以前未充分認識到的資源利用策略，突顯了植被物候對氣候變化的抵抗力。這一研究也有助于預測植被衰老時間。我們基于時間分配的理論框架構建了一個簡單的秋季物候預測模型，該模型可以解釋北半球58%的秋季植被枯黃時間變化，很大程度解決了當前秋季物候模型預測準確性不足的問題。”

未來，研究團隊將繼續測植物在不同時空尺度的時間分配特征并完善這一理論框架非常重要，進一步了解其對生態系統結構和功能穩定性的影響。

相關論文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn2487