開花物候?qū)夂蜃兣憫?yīng)的種內(nèi)變異性研究取得進(jìn)展
植物物候被認(rèn)為是物種功能性狀中最重要的基礎(chǔ)生物多樣性指標(biāo)之一，是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)功能各個方面的基礎(chǔ)，也是決定物種分布的重要因素。植物開花物候是氣候變化影響生態(tài)系統(tǒng)的最敏感指示器之一。研究物候響應(yīng)氣候變化的種內(nèi)變異性，有助于準(zhǔn)確預(yù)測物候和評估氣候變化對生物的潛在影響。然而，自然系統(tǒng)中物候?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)在種內(nèi)的變異性依然不清楚，尤其是在大空間尺度上。
當(dāng)前物種水平上的物候數(shù)據(jù)主要來自地面直接觀測和控制實驗。但對于自然系統(tǒng)，從地面直接觀測和控制實驗獲得大空間尺度上的物候數(shù)據(jù)非常之少。可喜的是近年來，標(biāo)本館的植物標(biāo)本以及野外拍攝的植物花果照片，成為一種便利且可行的物候研究數(shù)據(jù)來源。這些數(shù)據(jù)可以覆蓋非常大的空間地理范圍，時間跨度可達(dá)上百年，從而大大促進(jìn)了相關(guān)的物候研究。
為了在大空間和長時間尺度上探究自然系統(tǒng)中開花物候?qū)夂蜃兓憫?yīng)在種內(nèi)的變異性。中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心宋柱秋助理研究員，以分布廣泛的多年生草本植物綬草（Spiranthes sinensis）為研究對象，通過獲取1902–2017年在東亞和澳大利亞東南部采集的大量植物標(biāo)本和拍攝的野外照片（覆蓋了8個濕潤區(qū)和8個非濕潤區(qū)）的開花物候信息，量化了開花物候?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)在沿氣候梯度分布的群體之間的變異性。研究結(jié)果表明綬草盛花期在溫度敏感性上表現(xiàn)出相當(dāng)大的空間變異性，敏感性從提前5.16 ± 1.13天/℃至推遲4.16 ± 0.90天/℃，其中在澳大利亞東南部的開花物候表現(xiàn)出對氣候變暖最強的推遲效應(yīng)。總體上，綬草開花物候的溫度敏感性與所在氣候區(qū)的年降雨量和干燥度呈顯著的相關(guān)性，表明水分可獲得性的減少可能降低了溫度敏感性。而且，濕潤區(qū)與非濕潤區(qū)之間表現(xiàn)出相反的對氣候變暖的物候響應(yīng)方式，即濕潤區(qū)開花提前，而非濕潤區(qū)開花推遲。本研究表明了物候?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)在不同分布區(qū)存在較大的種內(nèi)變異性，并強調(diào)了土壤水分可獲得性在氣候變暖中的重要性，尤其是在非濕潤區(qū)。
相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Functional Ecology（《功能生態(tài)學(xué)》）（IF5 = 5.541）上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國國家標(biāo)本資源平臺、創(chuàng)新引智基地（111計劃）、以及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項等項目資助。
論文鏈接：https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2435.13634
圖1. 綬草（Spiranthes sinensis）開花物候的16個分區(qū)。
圖2. 綬草開花物候溫度敏感性的種內(nèi)變異性：（a）物候溫度敏感性與年降水量顯著相關(guān)；（b）物候溫度敏感性與年均溫顯著相關(guān)；（c）物候溫度敏感性在濕潤區(qū)與非濕潤區(qū)之間存在顯著差異；（d）物候溫度敏感性在溫帶與亞熱帶氣候之間不存在顯著差異。
