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文轩探花生命科学学院系列有筹商揭示了泥土种子库在生态系统稳态调度中的作用及场面变化的影响

发布日期：2024-11-05 05:51 点击次数：104

种子是植物生涯史的要津阶段，是生态学家一直关怀的蹙迫有筹商对象。植物种子熟识后，从母体零星文轩探花，经过扩洒落入泥土，大部分种子经常会在泥土中就寝多年（恭候适应环境破土萌生）。日积月聚，泥土中埋藏着无数有活力的种子，造成了“泥土种子库（soil seed bank）”。因此，泥土种子库被称为植被的进化记挂，能反应植被的历史，也能启动植被的将来，在物种共存和种种性看护方面饰演着蹙迫扮装。

图1.泥土种子库影响着生态系统在东说念主类举止和场面变化下的复原力

东说念主类举止和各人场面变化会导致植物群落和泥土种子库物种种种性丧失，以至生态系统退化。泥土种子库基本上是生态系统中当然复原力的终末一环，东说念主们经常只关怀看到的植物群落上，进而把处分方案拓荒大当然的外在上（图1）。若是泥土种子库被损耗，且局域圭臬上没联系键物种的补充，会奏凯导致生态系统弹性下落，进而增多系统卓绝临界阈值而插足另一个稳态的可能。然则，于今莫得有筹商探索泥土种子库在生态系统多稳态表面中的作用，尤其在东说念主类举止和各人场面变化布景下。联系生态系统复原和弹性问题是生态学有筹商的中枢现实，具有极高的学术价值和实施意象。

兰州大学生命科学学院、草地农业生态系统国度重心实验室杜国祯阐发团队永久扎根青藏高原高寒地区，针对泥土种子库在高寒植物群落更新和退化生态系统复原中的作用机理，以及场面变化对泥土种子库的影响机制等科知识题开展了永久有筹商，并于近期在以上观念中得出一系列蹙迫革命性效果。

从表面层面提议了泥土种子库在生态系统稳态调度中的作用

该项有筹商提议当今生态系统景况调度的判断经常基于地上植物群落，然则，若是植物群落出现退化的瞬时景况，而泥土种子库仍能反应出瞎想的系统景况，那么该生态系统可能仍然保抓固有的弹性。一个生态系统是否具有充沛的泥土种子库资源，奏凯决定该系统的抵牾力和复原力，进而能决定系统遭遇环境变化（骚扰）时，是否能逆转生态系统的景况调度，好像会晋升临界阈值而插足另一个的自由景况（图2）。

图2.生态系统动态以及泥土种子库在生态系统稳态调度中的作用（A,系统折叠分叉模式；B种子库匮乏情形下的系统稳态调度；C种子库资源丰富情形下的系统景况调度）

该项有筹商提议一个生态系统同期存在多个因素，如快速和渐渐变化的因素，它们响应骚扰时的变化速度不同（图3），而恰是这种生态系统特点增多了其在濒临环境变化下的弹性。此外，植物群落和泥土种子库物种构成的同样性可看成生态系统景况调度的历程中表征泥土种子库潜在抵牾作用的蹙迫教育（图4）。

图3.生态系统的快速和慢速调度

图4. 种子库在生态系统稳态调度中的预警作用

该项有筹商从表面层面提议了模子，提议了泥土种子库在生态系统多稳态表面，以及生态系统弹性中的作用机制，阐发了泥土种子库是生态系统弹性的蹙迫构成部分。此外，该项有筹商标明，多稳态表面的应用需更全面地整合地上现实群落和地下潜在群落，二者之间物种构成的互异是早期预警系统的构成部分。该项有筹商增多了对生态系统弹性、复原力和预警的意识，对生态系统的保护、处分和复原具有蹙迫的应用价值。

该项有筹商效果于2021年7月以“Soil seed banks, alternative stable state theory and ecosystem resilience”为题，发表在好意思国生物科学协会（AIBS）期刊BioScience（生物科学）上。兰州大学为论文第一完成单元，马妙君阐发为该论文的第一、通信作家，好意思国新墨西哥大学Scott Collins阐发，好意思国堪萨斯州立大学Zak Ratajczak助理阐发以及兰州大学杜国祯阐发为该论文的共同作家。

发现了降雨变化为止着青藏高原高寒草甸泥土种子库的大小偏激在植物群落更新中的作用

有筹商东说念主员在青藏高原东部高寒草甸选拔了27个不同海拔水平（3158–4002 m），收集了486份泥土种子库样本，在植物群落中纪录了23073株植物，随后对泥土种子库样本进行了幼苗萌生实验，浮滑了6078个幼苗，详情了泥土种子库的物种构成和特征。

该项有筹商发现降雨增多奏凯裁减了青藏高原东部高寒草甸种子库的物种种种性和种子密度；降雨增多同期通过影响高寒草甸植物群落而裁减了其对种子库的物种输入。降雨升高增多了速效氮、速效磷和全磷的可操纵性，而这些泥土因子变化并莫得对泥土种子库产生奏凯作用（图5）。此外，泥土种子库在高寒草甸植物群落更新历程中的作用随海拔升高而显赫裁减，且这一历程受降雨调控。

该有筹商标明随海拔升高，青藏高原东部高寒草甸泥土种子库大小，以及泥土种子库在植物群落更新中的作用受降雨为止；青藏高原夙昔场面变化（极端是降水变化），可能会骚扰种子库物种的双面下注对策，迫使泥土种子库物种在不利环境中萌生，损耗泥土种子库的功能，进而影响植物群落的构成和结构。

国产人兽

图5植物群落和泥土种子库物种构成在海拔梯度上的排序

2020年10月，以上效果以“Precipitation controls seed bank size and its role in alpine meadow community regeneration with increasing altitude”为题发表在外洋生态学期刊Global Change Biology（各人变化生物学）（五年影响因子11.716）上，兰州大学为该论文的完成单元，2017级博士有筹商生安航为该论文的第一作家，2017级博士有筹商生赵赟鹏为该论文的共同作家，马妙君阐发为该论文通信作家。

揭示了青藏高原温度和降雨变化对泥土种子库的奏凯和迤逦作用机理

有筹商东说念主员从青藏高原东部57个样点的6种生态系统收集了1026份泥土样本，同期访问了171个植物群落样方，随后对泥土种子库样本进行了幼苗萌生实验，浮滑了11726个幼苗，详情了泥土种子库的物种构成和特征。

有筹商发现，温度升高和降雨增多会奏凯和迤逦导致泥土种子库物种种种性丧失（图6）。青藏高原场面变温暖日益增多的降水虽对有些植物有益，但对泥土中就寝的种子有不同进程的无益影响。如场面变暖、干旱等会影响种子萌生和存活，进而导致幼苗的高示寂率。

该有筹商标明，越来越边远的反常和气天气和降水的短暂增多会促使种子在不适应的条目下过早萌生，使幼苗在不利环境中示寂，进而导致物种从泥土种子库中丧失。此外，气温升高和降水增多也通过改造植物群落构成和种子周围的泥土环境来迤逦影响种子库，最终导致植物群落和泥土种子库中的物种种种性丧失。

图6.温度和降雨变化对种子库的奏凯作用，以及通过植物群落、泥土环境对其产生的迤逦作用

2020年2月，好意思国生态学会期刊Ecological Applications（生态学应用）（五年影响因子5.412）在线发表了该项有筹商效果，何况对该有筹商配发了以“Seeds in Tibet face impacts from climate change”为题的通信报说念。该论文同期获得了EurekAlert（好意思国科学促进会网站）、Science Daily（科学日报）、ENN（环境新闻网）等外洋科技媒体的报说念和引述。兰州大学为论文第一完成单元，马妙君阐发为该论文的第一、通信作家，好意思国新墨西哥大学Scott Collins阐发和兰州大学杜国祯阐发为该论文的共同作家。

以上有筹商依托于“甘肃甘南草原生态系统国度郊野科学不雅测有筹商站”伸开，先后获得了国度当然科学基金面上方式（41671246）、优秀后生方式（31922062），以及国度重心研发瞎想方式（2019YFC0507701）的资助。

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