華南植物園揭示全球尺度植物水力權衡與氣候季節(jié)性的關系
經(jīng)典的“植物水力權衡假說”認為，植物的木質部不能同時具有高的水分運輸效率和水力安全（對抗栓塞）的特性，即水力效率-水力安全存在權衡關系。然而，已有研究發(fā)現(xiàn)全球范圍內存在大量水力效率和水力安全都較低的物種，使得植物水力效率-水力安全的權衡關系出現(xiàn)了“未解之謎”。前人的研究多從生理學角度試圖解釋這一現(xiàn)象，卻很少從生態(tài)學角度評價環(huán)境因子對物種的選擇壓力。
中科院華南植物園生態(tài)中心全球變化與植物功能性狀研究組劉慧副研究員，建立了全球178個樣地682個木本植物的水力效率和安全性及樣地氣候和土壤環(huán)境因子的數(shù)據(jù)庫，基于多種模型分析，探討植物水分的“效率-安全權衡關系”的驅動因子。研究發(fā)現(xiàn)：無論是被子植物或裸子植物，生長在高氣候季節(jié)性（尤其是降水季節(jié)性）區(qū)域的植物，比氣候季節(jié)性差異不明顯區(qū)域的植物具有更高的水力效率和安全性，其中濕季較高的飽和水汽壓差、較強的太陽輻射和較低的降水是關鍵驅動因子，從而揭示了氣候季節(jié)性差異促使植物向擁有更高的水力效率和水力安全性的方向演化，而氣候季節(jié)性差異不明顯的生境則允許水力效率和水力安全較低物種的生存。
該論文以植物水力效率-安全權衡關系為切入點，進一步揭示了不同生境下（如氣候季節(jié)性差異）植物的適應策略。研究結果已在線發(fā)表在國際主流學術期刊New Phytologist（《新植物學家》） (IF2019=8.512)上。該研究得到了國家杰出青年科學基金，國家基金面上項目等資助。
論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16940
圖1. 全球尺度植物水力權衡與氣候季節(jié)性的關系。
(a)被子植物和裸子植物水力效率-安全權衡; (b)數(shù)據(jù)點在權衡區(qū)間的坐標位置（Residual和Distance）; (c-d) 被子植物為例，主成分分析確定影響權衡關系的主要因子PC1和PC2，不同顏色代表不同生物區(qū)系; (e-f) PC2驅動Residual變化; (g-h) PC2驅動Distance變化。黑圈和紅圈在(c, f, h)中意義相同，黑圈指示低的干季降水(Pmin, Pdry)，紅圈指示高的降水季節(jié)性(Ps)、飽和水汽壓差(VPD)和太陽輻射(SR)，共同驅動物種具備更高的水力效率和安全性 (即趨于圖b右上角)。
