气候变化对野生植物的影响及保护对策(下)
时间:2016-03-21 11:19 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:黎磊看,陈家宽 点击次数:
附生植物是一类生活在植物活体或其残体上但不从宿主载体吸收营养与水分的特殊植物,机体所需全部营养和水分均来源于空气或降水,对气候变化高度敏感;而非维管附生植物因缺乏根系和蜡质表皮,对极端气候条件的变化很可能比维管附生植物更敏感和脆弱(宋亮和刘耀文,2011)。随着全球范围内的升温,伴随雾天的减少以及大雾海拔的升高,干旱加剧成为适于生长在阴凉湿润生境中的附生苔藓和地衣的主要威胁(宋亮和刘耀文,2011)。
Song等(2012)对哀牢山山地森林非维管附生植物对气候变化的响应进行了研究,发现在西南地区严重的干旱事件中,附生苔藓波叶金枝藓和小叶鞭苔大量枯萎,年生长率分别为-5.9%和-5.4%。温度升高还对附生植物的新陈代谢、物候节律等有不同程度的影响。研究发现,在27C时,文心兰对生长和繁殖的投入最高;当温度升高3C后,其总生物量降低、花粉柱长度变短。目前分布在热带低地的苔藓和地衣几乎处于生理能力的极限,即使很小的增温都可能让它们无法生存(Zotz&Bader,2009)。
亦有研究发现苔藓植物对大气成分(如C〇2)浓度的变化非常敏感(吴玉环等,2002;杨琳璐等,大气C〇2浓度增加引起的温室效应显著影响了苔藓地衣类隐花植物的生态分布。Gigna等(1998)的预测是,在全球02浓度倍增条件下,加拿大Mackenzie流域的沼泽苔藓分布有向北推移的趋势。温室气体含量增加导致荷兰自1980以来气温平均每年增加0.3C,自1979年始每隔5年检测的结果发现,荷兰Utrecht地区附生地衣组成中喜温种由95种增加到172种,适应寒冷环境的物种逐步减少或消失,50%。的高寒种出现衰退。
4.6早春温度提前升高,植物物候节律改变
植物物候节律受气候因素的强烈影响,同时植物生活史也与温度和降水密切相关(葛全胜等,2007)。世界范围内越来越多的研究表明,随着全球气候变暖,植物物候正在发生变化(方修琦和余卫红,2002)。有研究发现,欧洲地区早春气温每升高1C,植物生长季提早约7d,年均温升高1C,生长季长度延长5d。欧洲国际物候观测园1959-1996年间的资料表明,欧洲植物春季物候期提前了6.3d,秋季物候期推迟了4.5d,生长季延长10.8d(Menzel,2000)。归一化植被指数资料显示,在过去20年内,欧亚地区植物生长季延长了18d左右,北美延长了12d。
全球变暖影响着植物的开花物候,并且这种影响在高山生态系统和极地地区尤为突出(陈建国等,2011)。开花时间变化是植物受气候变化影响的一个信号,由于温度升高及融雪提前引起的春季提前,进而导致植物开花和结果时间提前,是最显著的物候变化。早花植物相比于晚花植物而言,其开花季节对于气候变暖的响应更快对英国南部的中心地区进行了47年的研究,发现植物开花时间尤其是春季开花的植物对气温变化非常敏感。研究还表明,近10年来,385种植物开花时间比之前40年平提前4.5d,其中16°%的植物开花时间在20世纪90年代比之前明显提前约15d,仅有10种植物(占3%)的开花时间推迟;其中虫媒植物比风媒植物倾向于早开花,一年生植物比同一种属的多年生植物更倾向于早开花,这些差异会影响植物群落结构及物种间的基因交流。Zhao等(2013)对植物园内热带引种植物的物候对气候变化的响应进行了研究,研究结果显示,67%的热带引种植物在1973-1999年表现出显著的物候变化趋势,在雾凉季展叶的植物更容易出现平均1.4d/年的展叶期推迟,这主要与雾凉季最高温度的上升和日照时数的减少有关;由于气温的上升,33%的植物的生长季出现了平均3.5d/年的显著延长;由于雨季的日照时数显著下降,24%的雨季开花的植物花期出现平均2.1d/年缩短的趋势。植物不同器官对全球变暖的敏感度不同。Wolkovich等(2012)进行了涵盖四大洲共1,634个物种的植物生命周期研究,发现植物开花的速度是实验预测速度的8.5倍,而展叶的速度相当于预测速度的4倍,证明以往的实验低估了物种因温度上升而加快生长的进度。
4.7荒漠草原区土壤增温对植物的影响
随着全球气温升高,土壤温度也呈现出增高的趋势。土壤干旱化加重了草地土壤侵蚀和肥力降低,潜在荒漠化趋势增大。据报道,内蒙古高原西部荒漠带与草原带的分界线及荒漠草原亚带与典型草原亚带的分界线(北段)近20年均东移大约100km左右,移动速度为平均3-5km/年(刘江,2001)。荒漠草原为草原中最旱生的类型,由于温度升高引起地表蒸发量加剧,将会对荒漠草原区植物产生不利影响。李晓兵等(2002)分析了中国北方荒漠草原植被分布区气候的年际和季节变化及对植被的影响,结果表明增温加剧了土壤干旱化,降水和土壤含水量是制约本区植被生长的根本原因。刘钦普和林振山(2005)研究了在全球变暖条件下美国新墨西哥州中部Sevilleta荒漠-草原生态过渡带中引起2种共存优势植物种格兰马草和刺果垂稳草(6.er/po^fl)历年种群密度、组合形式和变化趋势发生变化的主要气候因子,发现最低温度和最高温度在影响种群密度变化的生态过程中起着重要的作用,气候变暖将导致来自荒漠地区的优势种刺果垂穗草在荒漠-草原群落过渡带中逐渐处于强优势地位,而荒漠草原将有可能替代生态过渡带。由于温度的上升,荒漠草原地区土壤中的氮会以气体的形式大量流失,从而导致生长在荒漠里的植物越来越少,这将给本来植物就稀疏的荒漠草原区生态环境构成严重威胁。在温度升高2°C,降水增加20%的情景下,如果不考虑草原类型的空间迁移,各类草原减产幅度差别很大,其中荒漠草原减产最剧烈,高达17.1%;若计入各类型空间分布的变化,各类草原减少约30%(周广胜等,2004)。Century土壤-植物生态系统模型(centuryplant-soilecosystemmodel)模拟表明,大针茅草原和羊草草原的初级生产力与土壤有机质含量在气候变化的影响下显著下降,其中羊草草原比大针茅草原对气候变化更为敏感(肖向明等,1996)。
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