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全球气候变化对高原湿地植物的影响研究(2)

时间:2016-12-30 09:29 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:吴晓燕 田昆 点击次数:

  研究表明,CO2浓度增加可缩短植物生长发育期,株高、叶片数量、厚度、大小和叶面积等也随着CO2浓度的增加而增加,从而使植株的总生物量和产量增加。浓度大气CO2升高影响植物水分利用效率,CO2增加会减小气孔的开度,而叶片气孔是植物代谢过程中空气水蒸气的通道,降低蒸腾量,减少需水,提高水分利用率。C3、C4类植物的气孔孔径在加倍CO2后减少40%,蒸腾量降低23%~46%。而当前这方面研究主要集中于农田生态系统,高原湿地生态系统的研究还较少。Pritchard等试验发现,在CO2浓度升高的情况下,火炬松根系长度和直径以及根生物量都有所增加。赵天宏等研究还发现,CO2浓度升高可将更多生物量转移到土壤中,这有利于植物光合速率和水分利用效率的提高。在全球大气CO2浓度持续上升的背景下,必将促进高原植物的生长和光合产物的累积,以及相应的响应策略。

  4.环境胁迫对高原湿地植物的影响

  温度胁迫包括高低温胁迫。有数据统计显示,近60年来我国大陆地区受全球气候变化影响,与异常偏冷相关的寒潮、霜冻日数等显著减弱,而与异常偏暖相关的暖昼、暖耶日数则明显增高。高温胁迫直接引起植物蛋白质变性,破坏生物膜结构,导致生理生化代谢紊乱。不同植物所忍受的最高温度或致死温度是不同的,同一株植物不同器官或组织耐热性也有较大差异。吴彦等研究发现,高温可使植物色素发生变化,不同植物不同色素的变化区别很大,而且影响叶绿体的结构和功能。张放等研究说明,温州蜜柑叶片在高温胁迫下逐渐适应,且光饱和点、光补偿点均有所提高。均表现出植物对高温胁迫的响应机制。另一方面,低温胁迫引起植物细胞结冻、原生质脱水以及生物膜体系破坏,低温胁迫可检验植物的耐寒性。Lyons等研究提出细胞膜系统是首先遭低温冷害的部位;低温胁迫下,植物细胞内累积溶质降低细胞液渗透势,可防止细胞过度失水,脯氨酸、可溶性糖等是主要的渗透调节物质。李彦奇等对早春植物的研究发现,随低温胁迫时间延长,植物苗期叶片中相对电导率、游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、POD酶活性等均升高,但变化率存在差异。受全球变暖以及人类活动的影响,使得原本存在多种不利环境因素的高原湿地环境变得更加复杂,直接影响高原湿地植物的生长。研究逆境条件下高原湿地植物的生长过程和生理活动,以及植物对环境胁迫的适应性,有利于监控和改善高原湿地生态环境。

  淹水胁迫导致土壤水分增加和大气湿度升高,都会破坏植物体内水分平衡,进而影响植物发育。湿地植物本身对湿地环境具有一定的耐性,表明其对淹水状况有其特殊的适应机制。淹水胁迫影响湿地植物叶片形态、茎结构以及根系形态的变化,同时,湿地植物内植物激素会对淹水胁迫做出响应。淹水会引起湿地植物气孔关闭,造成湿地植物的叶绿素结构破坏,降低光合作用酶活性,光合作用能力下降。另一方面,干旱胁迫是各种植物最具威胁性的逆境之一,植物在干旱胁迫下的响应机制是由多种生理因素共同作用的。潘昕等对青藏高原植物的研究表明,红花岩黄芪等6种植物的叶绿素含量在干旱胁迫条件下总体呈现先降低再升高再降低的趋势;由于其苗木光合产物转化受到抑制,6种植物可溶性糖含量总体呈上升趋势,而淀粉含量下降。植物对水分胁迫的抗性是自然选择和遗传变异共同形成的,其与植物内部生理结构关系密切。

  人类活动以及现代工业发展导致自然环境中重金属污染日益严重,高原湿地同样受到影响。由于重金属在土壤中难溶、不分解,且具有累积效应等特点,一旦进入土壤后就很难排除,且在植物体内呈有机化趋势。一些重金属(Cu、Zn等)都是植物生长必需的微量元素,过量则对植物产生相应的毒害作用,抑制植物体生长甚至死亡。例如过量Cu会引起植物树皮开裂和流胶、枝梢枯萎、落叶、生长减缓、须根腐烂甚至导致死亡。杨居荣等通过盆栽试验研究表明,镉污染使叶绿体含量下降,叶片CAT、POD、PPO、SOD等的活性下降,但在不同植物中变化不同。张超兰等对几种湿地植物研究发现,在镉胁迫下,实验湿地植物的细胞膜透性、丙二醛含量均升高,与重金属镉质量浓度呈明显正相关。研究表明植物对重金属胁迫存在一个耐性临界值,超过该临界值植物不能正常生长,生理生长受到抑制,同时说明植物对重金属胁迫有一定耐受性。

  5.结语

  全球气候变化已是无可争辩的事实,其对高原湿地生态系统的影响有利有弊,采取积极有效的措施来缓解降低环境变化的负面效应,掌握高原湿地植物对全球气候变化影响下高原地区环境变化的适应性的规律,这对改善高原湿地植物生长、强化高原湿地植物的生理功能特性以及保护和提高高原湿地植物物种多样性具有深远意义。当前,全球气候变化对植物的影响是复杂多变的,全面分析气候变化对高原湿地生态系统的影响,综合深入研究湿地植物生理及反馈机制,是当前研究的重中之重。


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