森林贫氮环境中共存附生植物的挣命策略:拓宽氮源、减少内卷

西双版纳热带植物园 苏天昊 李苏 2023-10-13

  广泛分布于众多森林生态系统的附生植物类群庞大繁杂,已涵盖超过65000种的维管植物、苔藓和地衣。顽强挣命于氮、磷等营养极端胁迫的林冠环境中的附生植物,如何获取足够的氮来完成其生命过程并形成如此丰富的生物多样性,是林冠生态学中有趣且极其重要的课题之一。已有研究发现,附生植物可以通过微生境的空间分化和隔离减少附生植物的资源竞争。然而,不同附生类群通常共存于相似微生境。氮获取策略的分化或许是附生植物充分利用有限氮源、减少氮竞争强度、满足正常生长需求且能和谐共存的必然手段;但目前并无可靠证据给予证实。

  中国科学院西双版纳热带植物园恢复生态学研究组硕士研究生苏天昊在李苏副研究员的指导下,特意选取哀牢山原生亚热带常绿阔叶林系统中镶嵌分布的次生林片段,于旱季和雨季采集其内共同生长于微环境基本一致的1-3m树干上的附生维管植物、苔藓、绿藻地衣和蓝藻地衣类群及其潜在氮源的材料,进行氮稳定同位素测定,结合混合线性模型、随机森林和结构方程模型分析,探讨了附生植物类群的氮获取途径。结果表明:1)功能群是决定附生植物N利用和δ15N分化的重要因子,附生类群间氮获取、吸收和利用途径存在显著差异;2)生物固氮、宿主、林冠土和地面土可能不同程度地参与了附生植物的氮获取过程;3)和土壤氮源相比,附生植物更依赖于大气或林冠内氮源4)结构方程模型进一步表明,来自宿主和基质的氮输入通常影响林冠穿透雨和树干茎流,进而影响附生植物的氮获取途径和氮形态偏好。  

  该研究证实了共存于相同微生境下的附生植物类群间氮获取途径会发生显著分化这不仅符合植物的氮生态位互补假说,而且可能是附生植物克服森林林冠环境营养高度胁迫、维系生物多样性格局的重要机制之一,可为综合理解亚热带森林生态系统物种多样性的形成和维系机制提供一定的理论依据。相关结果以Greater differentiation in nitrogen sources is essential for co-occurring epiphytes under low-nitrogen canopy conditions为题发表于专业学术期刊Environmental and Experimental Botany上。  

  该研究得到国家自然科学基金、云南省自然科学基金的资助,以及哀牢山生态站和生物地球化学实验室的大力支持。  


  1. 共同生长的附生植物类群  

 

 2. 氮源影响附生植物类群N%和δ15N的结构方程模型