植物在不同环境中的生长、发育和功能依赖于多种元素。然而,我们对与植物功能和适应性相关的叶片元素浓度如何影响不同海拔树木群落的生物量的理解有限。由中国科学院青藏高原研究所梁二元教授和中国科学院青藏高原研究所和魁北克大学希库蒂米分校 Nita Dyola 博士及其合著者领导的一项研究揭示了 116 个物种的 1,859 棵树木中十种叶片元素(碳、氮、磷、钾、钙、镁、锌、铁、铜和锰)含量与塑造生物量积累的联系,该景观位于尼泊尔喜马拉雅山东部的干城章嘉峰景观,从热带森林(海拔 80 米)到高山树线(海拔 4200 米)。干城章嘉峰是世界上最具多样性的地区之一。
该研究发表在《中国科学:地球科学》上,通过评估基于多个叶片元素的质量比效应(即指示影响生物量的显性性状)和互补效应(即指示资源分配)的相对变化,探索了森林生物量的调控机制。研究强调海拔在调节喜马拉雅山植物物种间性状多样性及其生物量积累方面起着至关重要的作用(见下图)。
研究表明,元素和海拔的组合更好地解释了生物量的变化,解释了 52.2% 的方差,而单个元素多样性仅解释了 0.05% 至 21% 的生物量方差。研究结果强调了低海拔地区资源分配和中海拔地区竞争的重要性,这两者都与森林生物量呈正相关。虽然叶片营养成分的高度变异提高了物种对不断变化的环境的适应性,但它也带来了挑战,因为它会减少高海拔地区压力较大的地点的生物量积累。
本研究提供了一个路线图,用于理解和预测海拔相关的环境变化对影响整个生物群落生物量积累的基本特征的功能多样性的影响。这一知识提供了一种新方法来探索调节生物量和生态系统功能的一系列化学特征,这对于保护和管理山地生态系统的生物多样性至关重要。