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中科院西北高原所等揭示气候变暖对青藏高原草地稳定性的影响
发表日期: 2017-07-11 作者: 贺金生等 文章来源:《自然-通讯》
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植物群落生产力的稳定性(年际波动),是生态系统的基本特征,与人类社会的生产、生活息息相关。已有的研究表明,群落稳定性主要与物种多样性、优势物种以及群落组成物种生长的不同步性等因素有关。然而,气候变化对植物群落稳定性的影响及其机制尚不清楚,原因之一是稳定性的研究需要长时间的定位观测。

青藏高原是全球最大、最高的高原,被誉为地球的“第三极”,对气候变化非常敏感。高原的西藏牧区和青海牧区,占我国四大牧区面积的40%以上。在这片广袤的土地上生活着超过5000万只藏系绵羊、1400万头牦牛以及大量的野生有蹄类动物。这些牲畜不仅为当地牧民提供了食物和燃料,同时在民族文化传承中起着重要作用。因此,稳定的植物群落生产力对于青藏高原畜牧业的可持续发展有着重要意义。过去50年来,青藏高原气候变暖的速率是全球平均水平的2倍以上,并且伴随着降水格局的改变,这种剧烈的气候变化如何影响青藏高原这一敏感的高寒生态系统,一直是国内外生态学研究的重要问题。

中国科学院西北高原生物研究所贺金生课题组与北京大学、美国佐治亚理工学院的研究者合作,在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站建立了大型增温-降水控制实验,通过连续5年的群落调查和生产力测定,研究了高寒草地植物群落生产力对增温和降水改变的响应。研究成果于510日以Climate warming reduces the temporal stability of plant community biomass production 为题发表在《自然-通讯》 (Nature Communications)(doi: 10.1038/ncomms15378)

研究结果表明,温度增加降低了高寒草地群落稳定性,而降水格局的改变对群落稳定性无显著影响。温度对稳定性的影响,主要体现在降低了组成物种生长的不同步性。研究还发现,尽管温度增加和降水减少都会显著降低植物物种多样性,但是群落稳定性的降低与物种多样性并无显著关系。该研究的意义在于,通过长期的实验数据,揭示了气候变暖对高寒生态系统生产力稳定性的影响机制。这意味着青藏高原经历的快速气候变暖,可能威胁到了高寒草地的稳定性。因此,在未来气候变暖情境下,草地向人类社会提供稳定的、可持续的生态系统服务将面临严峻挑战。虽然该研究是在青藏高原进行的,对世界上其他地区类似的高寒生态系统,也应该有同样的借鉴意义。

贺金生课题组长期从事高寒生态系统对全球变化的响应与适应、高寒湿地温室气体排放及其对全球变化的反馈以及高寒草地碳氮循环等方面的研究。课题组近两年对高寒生态系统的研究成果还发表在Nature Communications (2015, 6:8159), Global Change Biology (2017, 23:815-829) 以及 Global Biogeochemical Cycles (2014, 28:1081-1095) 等期刊上。

该研究得到了科技部“973”项目、国家自然科学基金(重点基金、面上基金和创新群体)和美国自然科学基金等项目的资助。(来源:中国科学院西北高原生物研究所)

 

Climate warming reduces the temporal stability of plant community biomass production

 

Abstract  Anthropogenic climate change has emerged as a critical environmental problem, prompting frequent investigations into its consequences for various ecological systems. Few studies, however, have explored the effect of climate change on ecological stability and the underlying mechanisms. We conduct a field experiment to assess the influence of warming and altered precipitation on the temporal stability of plant community biomass in an alpine grassland located on the Tibetan Plateau. We find that whereas precipitation alteration does not influence biomass temporal stability, warming lowers stability through reducing the degree of species asynchrony. Importantly, biomass temporal stability is not influenced by plant species diversity, but is largely determined by the temporal stability of dominant species and asynchronous population dynamics among the coexisting species. Our findings suggest that ongoing and future climate change may alter stability properties of ecological communities, potentially hindering their ability to provide ecosystem services for humanity.

 

原文链接:https://www.nature.com/articles/ncomms15378

 


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