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众赢国际:PNAS | 唐志尧教授团队揭示物种多样性对干旱胁迫下树木生长稳定性的影响

发布时间:2024-09-24
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全球干旱的强度、频率和持续时间正在不断增加,日益严重的干旱将影响森林生产力。长期干旱往往会削弱森林的抗旱能力,并降低其干旱后的恢复速率,导致森林生产力持续下降。生物多样性被认为可以缓解干旱的影响,从而增强森林的稳定性,但是生物多样性的缓解效应在很大程度上受到干旱强度和当地水分亏缺的影响。

森林生产力是树木更新、死亡以及生长的综合结果,区分生产力形成过程对干扰的响应是理解森林稳定性的关键。树木年轮消除了由于种群动态与群落更新而产生的生产力的改变,能够直接体现个体生长对干扰的响应规律。因此,研究团队基于国际树木年轮数据库(ITRDB)获得了全球4,072个地点的标准化年轮宽度指数和对应地点的维管植物物种丰富度,并根据标准化降水-蒸散指数(SPEI)确定了各地点过去70年发生过的短期(即一年干旱)和长期(即持续两年或两年以上的连续干旱)干旱事件,最终计算了树木生长对短期和长期干旱的抵抗力与恢复力,评估了物种丰富度在调节树木生长对干旱的抵抗力和恢复力方面的效应与途径。

研究发现:在全球范围内,物种丰富度增强了树木生长对干旱的抵抗力,但削弱了树木在干旱后的恢复力(图1)。与短期干旱相比,长期干旱胁迫下物种丰富度进一步增加了树木在干旱期间的生长,但减少了其恢复期的生长,从而对抵抗力和恢复力都产生了更强的影响(图2)。随着干旱程度的提高和当地水分亏缺的加剧,短期干旱胁迫下物种丰富度对抵抗力和恢复力的影响增强;但在长期干旱胁迫下,这些趋势会减弱甚至发生逆转。

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图1. 物种丰富度与树木生长对短期和长期干旱的抵抗力(A)或恢复力(B)的关系,以及各类变量的解释力(C)。

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图2. 物种丰富度和气候变量对短期(A、B)和长期干旱胁迫(C、D)下树木生长抵抗力和恢复力的直接和间接影响。

这些发现突显了物种丰富度在调节树木生长以抵抗长期干旱方面的关键作用。与此同时,物种丰富度对恢复力的负效应在一定程度上抵消了其对抵抗力的正效应,而以往仅关注于树木抵抗力的研究可能会高估多样性的作用。此外,面对长期重度干旱,高多样性群落中物种间的促进作用会减弱甚至发生逆转,这在未来干旱强度和持续时间预计会提高的情况下,将对树木生长构成严重威胁。本研究为理解当前和未来气候变化背景下生物多样性对树木生长稳定性的影响提供了新的见解。

该成果近期以“Enhanced effects of species richness on resistance and resilience of global tree growth to prolonged drought”为题发表于《美国科众赢国际院刊》(PNAS)杂志(论文链接:https://doi.org/10.1073/pnas.2410467121)。2023级博士研究生白云昊为论文第一作者,唐志尧教授为论文通讯作者。研究受到国家重点研发计划(2022YFF0801801)和国家自然科学基金(32025025,31988102)资助。

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