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Journal of Ecology最新文献

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Drought resistance drives population temporal stability of annuals in drylands 抗旱性驱动旱地一年生植物种群的时间稳定性
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-11 DOI: 10.1111/1365-2745.70257
Johanne Gresse, Lars Götzenberger, Jan Lepš, Pierre Liancourt, Merav Seifan, Katja Tielbörger, Maria Májeková

了解种群时间稳定性的决定机制是解释物种多样性和共存以及维持多种生态系统功能的关键。功能特征应该提供对稳定性驱动因素的机制见解,但缺乏特征-稳定性关系的概括。我们的总体假设是,下注对冲理论预测的性状可以减少种群大小的变异性,即延迟发芽和/或更大的种子和/或与更高抗旱性相关的性状(高内在水分利用效率、高膨胀损失点、相对生长速度慢、高叶干物质含量、低SLA)导致更高的种群时间稳定性。我们将这些特征与13年间178个种群(66种)冬季年丰度的年际变化联系起来。我们在一个生物多样性热点地区,沿着降雨平均、变率和不可预测性的梯度测试了这些关系的一般性,并定义了三种气候(地中海、半干旱、干旱),同时考虑了多年生灌木定义的空间微观异质性。除灌木外,在所有气候条件下,较高的抗旱性始终与较高的种群稳定性相关。然而,在灌木下,这种关系消失或逆转。延迟萌发仅在干旱开阔生境中预示着较高的稳定性。我们的研究结果揭示了旱地不同年份的抗旱策略,并阐明了它们对种群时间稳定性的影响。我们的研究结果挑战了长期以来的假设,即延迟发芽是旱地一年生植物最重要的下注对冲特征。最后,我们强调了将当地微生境条件纳入种群稳定性评估的关键必要性。合成。发现抗旱性是种群时间稳定性的关键驱动因素,这代表了进化理论、基于性状的生态学和我们对群落稳定性的理解的重大进步。
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Large seasonal variation in fine root economics, ectomycorrhizal and hydraulic strategies in Pinus koraiensis—Partly dependent on tree life stages and root orders 红松细根经济、外生菌根和水力策略的大季节变化-部分取决于树木生命阶段和根序
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-10 DOI: 10.1111/1365-2745.70256
Yu Qin, Mingyang Fu, Guangze Jin, Zhili Liu, Grégoire T. Freschet

植物对环境变化的可塑性反应是多维的,并且随时间而变化。在地下,细根性状的季节变化幅度和方向在很大程度上被忽视了,尽管它们在使植物资源获取和运输策略与波动的环境条件相匹配方面具有潜在的重要性。此外,对于不同生命阶段或不同根目的植物是否表现出不同程度的季节可塑性,我们几乎一无所知。本文对优势树种红松(Pinus koraiensis)的17个细根性状进行了测量,涵盖了其生长季节4个时间点的根系经济学、外生菌根和水力策略。我们对红枫的四个生命阶段(幼苗、树苗、成熟树和过成熟树)和一至五阶根系进行了这些测量。总体而言,吸收根和运输根在生长季开始和结束时具有较高的根组织密度。吸收根外生菌根的生长强度与细根生长的两个高峰呈负相关,而根分枝的生长强度在这两个高峰有所增加。从生长季开始到生长季结束,吸收根的轴向和径向运输能力逐渐下降,而运输根的轴向运输能力在夏季最高。然而,当区分树龄阶段和5个最远的根目时,细根性状的季节趋势和可塑性在树龄阶段和1 ~ 5目之间存在一定差异。合成。通过捕获细根性状对原位季节波动的种内响应,我们的研究结果为碳分配策略在生长季节的时间变化提供了初步证据,即增加对根生长的碳分配可能减少对外生菌根共生体的投资。细根性状的季节调整在不同的树木生命阶段存在一定的差异,这突出了地下资源获取策略和根序的个体发生变化,证实了细根系统的功能异质性。需要进一步的研究来测试这种季节性模式是否在全球多个物种中都存在,或者它们的差异如此之大,以至于它们应该被视为物种生态策略的一部分。
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Reduced foliar disease promotes mycorrhizal mutualism in invasive plants and their native counterparts: The role of root exudate chemistry 减少叶面病害促进了入侵植物及其本土对应物的菌根共生:根分泌物化学的作用
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-08 DOI: 10.1111/1365-2745.70254
Fanjiao Kong, Jianqing Ding, Luwei Wang, Evan Siemann

叶面病原菌、寄主植物和土壤共生菌之间的相互作用受植物化学物质的调控,影响植物的生长性能。虽然与本地植物相比,外来入侵植物通常受到较少的叶面病原体的攻击,形成更强的丛枝菌根真菌(AMF)关联,但尚不清楚较低的叶面病原体是否与较高的AMF关联有关。特别是,根系分泌物化学在叶面病原体释放和AMF促进之间的联系中所起的作用尚不确定。通过野外调查,研究了中国中部地区15种外来和13种本地菊科植物叶片真菌病害与AMF定殖的关系。在补充实验中,我们使用杀菌剂处理和接种烟灰菌来处理叶面真菌疾病,以评估它们对AMF定植的影响,并研究根分泌物中的黄酮类槲皮素(AMF共生中的关键信号化合物)是否介导了它们的相互作用。在野外调查中,与本土植物相比,入侵植物的病叶面积更小,AMF定殖率更高,病叶面积与AMF定殖率呈负相关。这些模式在实验中是一致的。叶面施用杀菌剂增加了AMF定植,而接种煤烟霉则减少了AMF定植。在不同处理中,AMF定植与叶面积呈负相关。槲皮素渗出液浓度随杀菌剂的施用而升高,随接种烟霉而降低,与病叶面积呈负相关,与AMF定殖呈正相关。合成。我们的研究结果表明,减少的叶面病原菌可以通过改变根渗出物的化学成分来增强入侵植物和本土植物的AMF相互作用。这种地上和地下的联系强调了在植物入侵中,敌人释放在形成植物-微生物相互作用中的重要性,以及化学信号在调节这种相互作用中的作用。
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Novel high-resolution data to unravel distribution, mechanisms and anthropogenic threats to freshwater macrophytes worldwide 新的高分辨率数据揭示了全球淡水大型植物的分布、机制和人为威胁
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-08 DOI: 10.1111/1365-2745.70255
Xiaohan Wang, Xin Liang, Ruijing Cheng, Jing Chen, Huiling Li, Yuxin Song, Yue Yi, Yaoqi Li, Lars Lønsmann Iversen, Yongchuan Yang, Jorge García-Girón, Janne Alahuhta, Yingji Pan, Xiaoting Xu

淡水大型植物是内陆水域健康的基础,描绘了独特的生态生理适应策略,使它们与陆生维管植物区别开来。我们整合了一个新的、高分辨率的全球分布数据集,包括3382种淡水大型植物物种(占全球所有已知淡水大型植物的97%),包括超过12,700个1°网格细胞的486,252个发生记录,以研究全球物种丰富度模式及其潜在机制。淡水大型植物丰富度在全球范围内呈驼峰状分布,温带地区在约40°N处达到峰值,热带至亚热带纬向带在20°S处达到峰值。广布物种对北峰贡献最大,其他物种对南峰贡献最大。海岸线和邻近的低地地区是全球大型植物多样性的热点地区。当代温度是构成主要大陆内和跨大陆的全球大型植物丰富度的主要环境梯度,特别是对于广泛分布的物种,通常表现为二次关系。然而,我们的范围大小依赖分析揭示了一个关键的分歧:中域效应施加的几何约束是中等和受限范围物种的主要空间驱动因素。模型的解释力在各大洲之间存在显著差异,并随着物种范围的大小而急剧下降。大型植物丰富度与人类影响指数之间的总体正相关关系完全是由广布的通才物种驱动的。这种关系在受限制和高度受限制的物种中消失了,这表明大型植物特有中心是特别脆弱的。合成。高分辨率、范围大小依赖的分析解决了大型植物宏观生态学中的关键歧义。我们建立了一个强大的框架来理解淡水植物多样性的驱动因素具有强烈的等级和规模依赖性,从而为紧急的空间定向保护工作奠定了基础,重点是保护大型植物特有的脆弱中心/地区。
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The intrinsic coordination of tree growth strategy and wood decomposability 树木生长策略与木材分解性的内在协调性
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-06 DOI: 10.1111/1365-2745.70252
Donghao Wu, Sebastian Seibold, Yong Chen, Zhenzhen Shao, Yongjia Wang, Chengjin Chu, Mingjian Yu

利益冲突声明作者声明不存在利益冲突。褚成金是《生态学杂志》副主编,但未参与本文的同行评议和决策过程。
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Plant diversity increases microbial resistance to drought and soil carbon accumulation 植物多样性增加了微生物对干旱的抵抗力和土壤碳积累
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-06 DOI: 10.1111/1365-2745.70250
Sara Winterfeldt, Richard D. Bardgett, Albert C. Brangarí, Nico Eisenhauer, Lettice C. Hicks, Shangshi Liu, Johannes Rousk

植物多样性是许多生态系统功能的重要驱动力(Fornara & Tilman, 2008; Hooper et al., 2012; Van Ruijven & Berendse, 2003)。更高的多样性可以通过增加碳(C)输入来稳定温度和增加资源可用性,从而为土壤微生物提供更有利的条件(Eisenhauer等人,2013;Huang等人,2024;Mellado-Vázquez等人,2016)。因此,植物多样性可以影响微生物对分解(Hooper et al., 2012)、养分供应(Balvanera et al., 2006)和土壤C储存(Fornara & Tilman, 2008; Lange et al., 2015)的调节,从而将植物和微生物的功能联系起来。然而,干旱等极端气候的频率和强度都在增加,对植物微生物系统构成威胁,并对微生物功能产生负面影响(Chiang等人,2021;Chomel等人,2022;Thuiller等人,2005;Trenberth等人,2014)。植物多样性可以通过提高生产力来影响地下碳。较高的植物生产力增加了根系生物量,进而增加了根系凋落物的数量和通过根系分泌物输入的碳(Eisenhauer等人,2013;Mueller等人,2013;Ravenek等人,2014)。不同的植物群落也更有可能包含具有不同根系特征的物种,这些物种可以探索更大的土壤体积(Tilman et al., 2014)并到达更深的土层(Mueller et al., 2013)。然而,植物多样性对根系生物量的增加在表层土壤中最为明显(Ravenek等,2014),这表明植物多样性可能对不同土壤深度的微生物群落产生不同的影响(Fornara & Tilman, 2008; Lange等,2023)。此外,已知植物多样性可以增强微生物生物量和呼吸作用(Eisenhauer et al., 2010; Steinauer et al., 2015; Thakur et al., 2015),以及微生物生长,从而加快微生物周转(Prommer et al., 2020)。微生物活动的增加可能是由于从根际输入中获得更多数量和质量更高的植物源性碳(Eisenhauer等人,2017;Fornara等人;Tilman, 2008; Lange等人,2015;Mellado-Vázquez等人,2016),其中包括微生物群落可以利用的易吸收的不稳定资源(Mellado-Vázquez等人,2016;Xu等人,2014)。反过来,较高的微生物生长可以通过将C转化为更持久的形式来促进土壤C的积累,最终可能导致更高的土壤C储量(Bradford et al., 2013; Liang et al., 2020; Wang et al., 2021)。微生物C利用效率(CUE),即C在生长和呼吸之间的分配(Geyer等人,2020;Manzoni等人,2012),也被认为是C储存的关键调节因子(Tao等人,2023)。高CUE反映了碳在微生物生物量生产中的更大分配,这反过来有利于微生物坏死块及其与矿物质的关联,从而导致碳的稳定(Tao等人,2023;Wang等人,2021)。虽然过去的研究发现CUE不受植物多样性的影响(Prommer et al., 2020),但在干旱期间,植物多样性可能通过提供更高的资源可用性来增强微生物CUE。例如,更高的资源可用性可以支持用于抗旱的渗透调节和细胞外聚合物物质的生产(Malik等人,2020;Schimel等人,2007),这可能有助于微生物维持生长,从而导致干旱期间植物多样性相对较高的CUE。越来越多的人认识到,干旱暴露和植物群落组成都可以塑造微生物群落并影响其抗旱能力(Bardgett & Caruso, 2020; m<s:2> ller & Bahn, 2022; Oram等人,2023)。然而,人们对它们之间的相互作用知之甚少,特别是植物多样性如何影响地下微生物群落的敏感性及其对干旱的功能。将干旱试验与植物多样性相结合的研究发现了微生物抗旱性的不同影响。一些研究报道,随着植物多样性的增加,微生物组成和生物量的抗旱性更高(Bennett等人,2020;Xi等人,2023),而另一项研究发现真菌群落组成的抗旱性增加,但细菌没有(Li等人,2022)。微生物的抗旱性被认为取决于植物来源的碳资源的可获得性,其中更高的碳资源可获得性和植物多样性可以增强微生物应对干旱的能力(Bennett等人,2020;Li等人,2022;Xi等人,2023)。然而,到目前为止,还没有研究评估植物多样性是否影响微生物生长和呼吸对干旱的抗性。考虑到这些微生物参数作为C循环调节因子的重要性,这代表了一个重要的知识空白。 研究还发现,更频繁的干旱暴露可以增强微生物的抗旱性(Brangarí et al., 2021; Evans & Wallenstein, 2014)。然而,干旱暴露程度因土壤深度而异,因为表层土壤由于蒸发率、根系吸水率和降水率较高而面临更频繁的水分波动。因此,与深层土壤相比,更高频率的干旱暴露可能会选择表层土壤中具有更高抗旱性的微生物群落(Brangarí等人,2022;Engelhardt等人,2018)。此外,尽管干旱通常会降低微生物CUE,因为底物扩散较低(Butcher et al., 2020)和更高的维护成本(Manzoni et al., 2012),但在抗旱能力更强的群落中,这些成本可能更小(Schimel et al., 2007)。鉴于此,土壤深度可用于测试干旱暴露差异对微生物过程的影响,以及植物多样性如何调节这种深度效应。由于微生物生长和呼吸在调节土壤C循环中起着重要作用,特别是在干旱期间,了解植物多样性如何影响这些过程是很重要的。为了解决这个问题,我们开始测试植物多样性如何在潮湿条件下和标准化干旱处理期间影响土壤微生物功能。我们解决了以下两个问题:一是植物多样性如何影响微生物对土壤有机碳积累的贡献;二是植物多样性如何改变微生物对干旱的抗性。为了解决这些问题,我们收集了耶拿实验的土壤样本,这是一项2002年建立的长期草地生物多样性实验,包括不同的植物物种丰富度水平(1、2、4、8、16和60种)和植物功能群(小草本、高草本、豆科植物和禾本科)(Roscher et al., 2004; Weisser et al., 2017)。在0-10 cm和10-30 cm两个深度采集80个样地的土壤样品。通过微观实验,评估了湿润条件下不同土壤深度的植物多样性对微生物生长、呼吸和生物量的影响,以及标准化干旱处理下微生物生长和呼吸的影响。我们假设更高的植物多样性将:(1)增加微生物生物量、生长和呼吸,导致更快的周转时间和更高的微生物CUE,因为植物来源的C输入的数量和质量更高;(2)微生物抗旱性增强,标准化干旱处理下微生物CUE更高;(3)对表层土壤微生物过程的影响大于对底土微生物过程的影响。
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Contrasting drought responses in two grassland plant–microbe systems under climate change 气候变化下两种草地植物-微生物系统的干旱响应对比
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-05 DOI: 10.1111/1365-2745.70251
Gang Yang, Lisa Capponi, Michael Bahn, Andreas Schaumberger, Zuzana Münzbergová

干旱是对生态系统最紧迫的威胁之一,在气候变化的影响下,干旱的频率和强度预计会增加(Ault, 2020; IPCC, 2023)。草原提供生物多样性和饲料服务,对水供应的变化特别敏感。这些系统面临的一个核心挑战是生产力和抗旱性之间的权衡:虽然高产、营养丰富的物种产量最大化,但更保守的物种忍受长期干旱,但产生的生物量较少(Roscher等人,2004;Volaire, 2018)。了解草原物种如何平衡这种权衡对于预测未来的生态系统功能至关重要。植物可能通过两种互补的途径来应对干旱:内在性状调整和与微生物伙伴的关联。在植物层面,特定叶面积(SLA)等特征的性状可塑性捕获了从获取性到保守性资源利用的策略(Berg &; Ellers, 2010; Famiglietti等,2024)。耐应力物种往往表现出低SLA、高叶片干物质含量(LDMC)和浓密的根系,通常具有更大的可塑性,能够适应波动的供水(Kramp等,2022;Mount等,2024;m<s:1> nzbergov<e:1>等,2025)。相比之下,竞争物种具有高SLA、高叶片氮浓度和低根组织密度的特征,这些特征在有利条件下使生产力最大化,但限制了抗旱性(Chieppa et al., 2022; p<s:1> rez- ramos et al., 2019)。除了性状调整外,植物通常还依赖微生物伙伴,通过多种机制支持抗旱性:增强养分和水分的获取,调节植物激素的产生和影响碳分配(Abdelaal等,2021;Xu & Coleman-Derr, 2019)。植物相关细菌和真菌的生态策略不同。细菌通常生长迅速,对植物分泌物的变化有反应,但它们的群落通常对干旱胁迫很敏感(Naylor & Coleman-Derr, 2018)。相比之下,真菌通过菌丝网络在压力下保持更稳定的功能,菌丝网络连接土壤微位点和酶的能力,以获取复杂的碳源(De Vries等,2018;Guhr等,2015)。这些差异意味着植物的策略可能不仅与性状可塑性有关,而且与对细菌和真菌伴侣的相对依赖有关。根层圈、根内圈和根际的微生物群落各不相同,它们各自对植物的干旱响应有独特的贡献(Compant等人,2021;Santos-Medellín等人,2017;van der Heijden & Schlaeppi, 2015)。在层层中,微生物可以通过调节气孔调节和产生保护性代谢物来增强抗旱性,禾本科植物中的叶内生菌如Epichloë等提供了充分的证据(Nagabhyru等人,2013;Saikkonen等人,2016;Vanani等人,2025)。在根内圈,微生物可能影响植物激素和抗氧化剂的产生,从而塑造宿主的应激生理(Xu & Coleman-Derr, 2019)。最后,在根际,微生物分类群,特别是菌根真菌,在干旱条件下经常向宿主调动水分和养分(Bandopadhyay等,2024;Liu等,2025;Parniske, 2008)。经验研究表明,生活在不同植物室的微生物对干旱的敏感性不同。例如,根际群落往往表现出明显的组成变化,多样性下降,耐旱分类群丰富。相比之下,层层圈的响应通常更加多变,并且强烈依赖于宿主物种(Naylor & Coleman-Derr, 2018; Santos-Medellín et al., 2017; Sun et al., 2021)。尽管存在这些区室特异性作用,但对于不同生态策略的草原物种,根层圈、根内圈和根际微生物群如何共同响应干旱,我们知之甚少。因此,在本研究中,我们检查了所有三个区室,但对于地上部分,我们主要关注叶内圈,因为内生群落与宿主的关系比表面微生物更稳定,并且与植物胁迫反应有更清晰的功能联系(Ameen et al., 2024; Giauque et al., 2019)。全球变化引入了与干旱相互作用的其他因素,最明显的是变暖和二氧化碳浓度升高。升高的CO2可以刺激光合作用,改变植物的碳分配,导致根系分泌物和微生物养分需求的变化(Liu et al., 2021; van der Putten et al., 2016)。变暖可以加速微生物活动和分解,不仅促进养分循环,而且增加土壤碳损失(Osanai et al., 2015)。 总的来说,二氧化碳浓度升高和气候变暖可以通过有利于耐旱分类群和维持支持养分供应的微生物过程来缓冲干旱影响(Canarini et al., 2024; Metze et al., 2023)。然而,它们之间的相互作用仍然很复杂:变暖可能加剧水资源限制,而二氧化碳富集可以通过提高水资源利用效率在一定程度上抵消干旱(Gebrechorkos等人,2025;Roy等人,2016)。然而,干旱、变暖和二氧化碳升高如何共同影响植物性状变异和植物-微生物在植物物种和隔室之间的关联,仍然知之甚少,这在预测草地对未来气候的抵抗力方面留下了主要的不确定性。为了解决这些差距,我们进行了一项在两种气候情景下操纵干旱强度的实地实验:当前情景(环境条件)和未来情景(变暖和二氧化碳浓度升高)。采用具有抗逆性和竞争性草地群落类型的混合种子进行试验。在这些群落中,我们重点研究了两个具有代表性和丰富的物种——红羊茅(festuca rubra)(耐胁迫、保守性状、高塑性)和黑穗草(Lolium perenne)(竞争、获取性状、高产)——来测试植物性状和微生物伙伴如何共同调节植物的干旱响应。我们的总体目标是确定这两种不同的植物物种在干旱和气候变化下是否表现出不同的植物性状和相关微生物策略。具体来说,我们的目的是(A1)比较羊茅属和黑穗草属植物的功能性状和相关微生物群落;(A2)评估干旱强度如何改变两个物种的植物性能和微生物群落组成;(A3)研究变暖和二氧化碳浓度升高是否会改变植物各区室(叶内圈、根内圈、根际)的这些效应。我们假设在干旱和气候变化条件下,红羊茅和黑麦草不同的生态策略可以转化为植物性状和相关微生物之间的不同协调。具体而言,(H1)羊茅属作为一种耐胁迫物种,将通过保守性状和较高的性状可塑性来应对胁迫,并在灵活的微生物调节,特别是细菌之间的调节的支持下。相比之下,作为一种竞争物种,Lolium将依赖于获取特性和更稳定的微生物伙伴关系,特别是真菌,以帮助在压力下保持生产力。(H2)干旱条件下,禾本科禾本科生物量减少幅度大于羊茅禾本科。相比之下,羊茅将表现出更大的性状变化,以缓冲生物量下降,这些调整将伴随着更大的微生物重组,特别是在细菌群落中。(H3)增温和二氧化碳浓度升高将通过增强微生物功能和支持植物生长来缓解干旱影响,其中根际微生物反应最强,根内圈反应居中,叶内圈反应最弱。
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The impact of warming on peak-season ecosystem carbon uptake is influenced by dominant species in warmer sites 暖化对高寒地区生态系统碳吸收的影响受优势种的影响
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-05 DOI: 10.1111/1365-2745.70247
Rose E. Brinkhoff, Nathan J. Sanders, Jeremiah A. Henning, Greg Newman, Quentin D. Read, Maja K. Sundqvist, Mark J. Hovenden, Case M. Prager, Kenna E. Rewcastle, Lara Souza, Olivia K. Vought, Aimée T. Classen

全球变暖影响陆地生态系统的方式可以产生放大气候变暖的反馈(例如Crowther et al., 2019; Wang et al., 2019)。变暖可以刺激生态系统碳(C)通量,如总初级生产力(GPP;植物碳吸收率)、地上和地下生产以及生态系统呼吸(ER;碳向大气的通量),特别是在温度受限的生态系统中(Song et al., 2019; Wang et al., 2019)。然而,变暖对生态系统净碳交换(NEE)的净影响,即碳吸收和损失之间的平衡,是依赖于环境的(Meeran等人,2023),并且响应通常受到土壤水等非生物条件的调节(Lu等人,2013;Song等人,2019)。碳吸收和损失之间的平衡也可能取决于优势物种——那些占群落总生物量很大一部分并显著影响生态系统过程的物种(avoio等人,2019;Chaves等人,2021;Daleo等人,2020;Eckberg等人,2023;Rewcastle等人,2022)。然而,迄今为止,很少有研究调查优势植物物种是否介导了变暖对新东东的影响,特别是跨地点和背景气候的影响。虽然气候变化的非生物驱动因素研究得相对较好,但生物因素,包括优势植物物种的作用,也影响着生态系统对气候变化的响应(例如Kardol, Campany等,2010;Kardol, Cregger等,2010)。植物的生理特性和策略各不相同,这意味着生态系统的碳通量对变暖的响应是基于存在的物种、它们的特性和丰度(Saleska et al., 1999)。优势物种通过影响光合作用、呼吸作用和营养动态,在驱动局部碳通量方面尤为重要(Barron-Gafford等,2013;Estruch等,2018;Ward等,2009)。因此,植物群落组成的变化可以调节生态系统对气候变暖模式的响应,而气候变暖模式可能随着时空上的非生物和生物限制而变化。山地生态系统为研究变暖和优势植物物种如何共同塑造碳通量提供了一个独特的机会。这些生态系统在短地理距离内具有陡峭的环境梯度(Körner, 2023; Sundqvist等人,2013),因此研究人员可以在探索不同气候和群落背景下的变暖响应时保持一些变量不变(例如土壤母质)。与低海拔生态系统相比,高海拔生态系统中的碳通量预计更依赖于温度(Wei et al., 2024),并且可能对季节性水分亏缺更敏感(Sloat et al., 2015)。研究特定的植物物种、植物多样性或具有特定性状的植物如何在不同海拔调节变暖反应,可以揭示生态系统对变暖的反应如何变化(Prager等人,2021)。植物间的相互作用也可能取决于海拔。例如,高海拔生态系统通常由促进性相互作用主导,而低海拔社区往往由竞争形成(Callaway等,2002)。这意味着高海拔和低海拔生态系统中的C通量对变暖和植物群落组成变化的反应可能不同。然而,实验研究并不总是支持Callaway等人(2002)的预测(例如He等人,2023;Liancourt等人,2017;Sundqvist等人,2020)。因此,我们假设在高海拔地区,气候变暖会更强烈地刺激GPP和ER,因为高海拔地区的碳通量更受温度限制。我们进一步预测,去除优势种会减少高海拔地区的碳通量,在那里,易化作用的丧失会降低植物的整体功能,但在低海拔地区,碳通量会增加,在那里,竞争性释放会增加植物的功能(图1)。因此,我们预计升温和去除在高海拔地区具有拮抗作用,但在低海拔地区具有加性作用(图1)。在高海拔和低海拔地区,碳通量(总初级生产力,GPP和生态系统呼吸,ER)对实验处理(变暖、去除优势植物物种及其组合)的预测响应的概念图。向上的箭头表示积极的影响,向下的箭头表示消极的影响,破折号表示预计没有显著的影响。箭头的大小对应于预测的影响的相对大小。我们假设,在碳通量更受温度限制的高海拔地区,变暖将更强烈地刺激GPP和ER。我们进一步预测,去除优势种会降低高海拔地区的碳通量,在高海拔地区,易化作用的丧失会降低植物的整体功能,但在低海拔地区,碳通量会增加,在低海拔地区,竞争释放会增加植物的功能。 因此,我们预计升温和去除在高海拔地区具有拮抗作用,但在低海拔地区具有加性作用。为了验证这些假设,我们使用了一项为期10年的野外实验数据,该实验将实验变暖与美国科罗拉多州山地草牧场的优势物种清除结合起来(Prager等,2021)。实验在两个海拔、植物群落组成和气候条件不同的地点进行,使我们能够评估生物和非生物因素如何相互作用,形成碳通量对变暖的响应。采用开顶室(OTCs)进行升温处理,同时通过修剪去除优势植物,以测试其在调节生态系统功能中的作用(例如,Avolio et al. 2019; Smith & Knapp, 2003)。在每年的生长旺季,我们使用一个透明、密封的聚碳酸酯室测量了标准化光合光子通量密度(PPFD为800 μmol m−2 s−1)下的NEE。我们的实验设计允许我们在两个地理上接近但具有不同植物群落和气候条件的草甸上测试变暖和优势植物物种的单独和综合影响。虽然我们并不一定认为这些优势物种会在未来的气候变化情景下消失,但它们的消失提供了一个强有力的实验工具,可以分离出它们对生态系统反应以及生态系统对变暖的反应的影响。可能是优势物种缓冲了生态系统的变暖,或者优势物种淹没了变暖的影响(Prager et al., 2022)。具体而言,我们提出了以下问题:(1)增温和优势植物物种对新能源净排放量的个体效应和交互效应是什么?(2)优势植物物种的存在是否通过GPP、ER或两者的变化来影响变暖对NEE的影响?(3)优势植物在形成变暖对碳循环的影响中的作用是否随时间和海拔而变化?
{"title":"The impact of warming on peak-season ecosystem carbon uptake is influenced by dominant species in warmer sites","authors":"Rose E. Brinkhoff,&nbsp;Nathan J. Sanders,&nbsp;Jeremiah A. Henning,&nbsp;Greg Newman,&nbsp;Quentin D. Read,&nbsp;Maja K. Sundqvist,&nbsp;Mark J. Hovenden,&nbsp;Case M. Prager,&nbsp;Kenna E. Rewcastle,&nbsp;Lara Souza,&nbsp;Olivia K. Vought,&nbsp;Aimée T. Classen","doi":"10.1111/1365-2745.70247","DOIUrl":"10.1111/1365-2745.70247","url":null,"abstract":"<p>\u0000 \u0000 </p>","PeriodicalId":191,"journal":{"name":"Journal of Ecology","volume":"114 2","pages":""},"PeriodicalIF":5.6,"publicationDate":"2026-02-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/1365-2745.70247","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"146129250","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":1,"RegionCategory":"环境科学与生态学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Mixed effects of drought on species-level traits and plant composition in the United States mixed-grass prairie 干旱对美国混交草草原物种性状和植物组成的混合影响
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-03 DOI: 10.1111/1365-2745.70244
Kathryn J. Bloodworth, Kimberly J. Komatsu, Lauren M. Porensky, Kurt O. Reinhart, Kaysa Vaarre-Lamoureux, Kevin R. Wilcox, Sally E. Koerner

全球降水变率正在增加,导致干旱发生和强度增加,这将对生态系统动态产生复杂的后果。定期评估干旱对植物群落的影响。然而,植物的功能特征(群落和物种水平)可以让我们更好地了解生态系统变化的复杂性,以响应不断变化的降水制度。在美国蒙大拿州和怀俄明两个混交草草原放牧地,通过控制干旱和放牧强度,同时进行自然干旱的观测研究,以评估群落和物种水平上植物物种组成和功能性状的变化。实施了2年的多强度干旱处理,监测了3年的干旱恢复情况。我们利用植物群落指标、群落加权均值和功能离散度测量了干旱实施期间和之后植物群落的变化和群落水平的功能性状。为了进一步评估干旱的影响,我们在4年的时间里,在蒙大拿州的降雨量低于平均水平34%至高于平均水平15%之间,在怀俄明州的降雨量低于平均水平30%至高于平均水平17%之间,测量了每个站点5种焦点植物的植物功能性状。研究发现,两个站点的植物群落都具有较强的耐旱性,仅发生了细微的、偶尔的特定站点的变化,群落水平的功能性状没有明显的变化。相反,降水随时间的变化与单个物种植物功能性状的变化有关。具体而言,物种表现出更大的叶厚、更低的叶干物质含量和更小的叶面积等回避或耐受干旱的性状。合成。我们的研究表明,植物群落和群落水平性状研究可能由于没有包括物种水平性状对干旱的响应而低估了性状变化。
{"title":"Mixed effects of drought on species-level traits and plant composition in the United States mixed-grass prairie","authors":"Kathryn J. Bloodworth,&nbsp;Kimberly J. Komatsu,&nbsp;Lauren M. Porensky,&nbsp;Kurt O. Reinhart,&nbsp;Kaysa Vaarre-Lamoureux,&nbsp;Kevin R. Wilcox,&nbsp;Sally E. Koerner","doi":"10.1111/1365-2745.70244","DOIUrl":"10.1111/1365-2745.70244","url":null,"abstract":"<p>\u0000 \u0000 </p>","PeriodicalId":191,"journal":{"name":"Journal of Ecology","volume":"114 2","pages":""},"PeriodicalIF":5.6,"publicationDate":"2026-02-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/1365-2745.70244","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"146115729","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":1,"RegionCategory":"环境科学与生态学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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Warming, elevated CO2 and drought in combination accelerates plant phenological shifts in managed montane grassland 气候变暖、二氧化碳浓度升高和干旱共同加速了管理的山地草地植物物候变化
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2026-02-02 DOI: 10.1111/1365-2745.70242
Lumnesh Swaroop Kumar Joseph, Andreas Schaumberger, Michael Bahn

大气中二氧化碳和其他温室气体浓度的迅速增加正在加速全球变暖,这反过来又有利于发生严重干旱事件。虽然气候变暖、二氧化碳浓度升高和干旱对某些物候阶段(如开花开始)的个别影响已经得到了相当充分的研究,但对许多其他阶段的探索仍然较少,特别是对多种全球变化驱动因素组合的响应。本研究采用中欧地区常见的农业管理方法,在一个管理的山地草地上进行了多因素试验,研究了暖化(+3°C)、二氧化碳浓度升高(+300 ppm)和夏季干旱对春季、夏季和夏末三个生长时期草地物种物候的个别和综合影响,包括禾草、豆科植物和草本植物。结果表明,增温提前了春季的高峰生长和开花物候,co2升高提前了开花时间,夏季干旱抑制了首次收获后再生的盛花期和衰老提前。增温和co2浓度升高对春季生长高峰具有较强的协同效应。在夏季,第一次刈割后,我们观察到对再生物候的加性或拮抗作用。与所有其他处理相比,夏季气候变暖、二氧化碳浓度升高和干旱的共同作用使大多数物种提前衰老。总体而言,我们的研究结果揭示了个体和综合全球变化驱动因素对山地草地物种物候的不同影响,强调物候变化是全球变化的关键指标。此外,我们的研究表明,所研究的全球变化驱动因素综合起来比单独的驱动因素对物候变化的影响更大。合成。增温、CO 2升高和干旱分别引起春季物候变化,并改变夏季刈割后牧草生长物候阶段的时间。这些变化可能会改变物种间的相互作用,从而影响生态系统的结构和功能。
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Journal of Ecology
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