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读书会土壤种子库对植物群落组成的缓冲 [复制链接]

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气候和土地利用是生物多样性的关键决定因素,过去和目前的变化对全球生态系统构成严重威胁。与大多数其他有机体群体不同,植物物种可以具有休眠的生命历史阶段,如土壤种子库,这可能有助于植物群落抵抗或至少延缓全球变化的有害影响。本研究探讨了土壤种子库实现这一目标的潜力。

正文

在本研究中整理了来自54个独立数据集的个地块的草本层和种子库组成数据,这些地块沿着西北欧洲的纬度和土地覆盖梯度分布(图1)。

图1数据集的位置。西北欧洲的地理位置(a)和Whittakerbiomeplot(b)

纬度梯度代表了一个自然的观测空间换温实验,以推断潜在的植物群落对气候的反应。同时,从管理草地到老林的一系列土地覆盖类型采用了一种时空方法,以解决目前由于北半球许多地区,特别是欧洲的土地废弃而导致的土地利用的重要变化。

为了测试气候和土地覆盖如何相互作用以影响植物群落多样性,将气候和土地覆盖变量与草本层、种子库和组合群落(种子库和草本层组合)的物种丰富度联系起来,后者的物种组合可能有助于揭示土壤种子库对植物群落多样性的潜在缓冲作用。

另外,还计算了草本层和种子库组成在所有地块中的相似性,以捕捉植物层中的物种灭绝在多大程度上可能被从种子库中萌发的个体所抵消,以及已建立的种群可以依赖贮存种子来维持种群的种群数量和动态。相似性模式可以确定土壤种子库可能为地上植物群落提供的成分抗性水平。

材料与方法

地点:欧洲

时间段:-年

主要分类群:开花植物

方法:采用时空/变暖方法,从管理草地、森林和中间、演替生境的54个数据集,在个群落地块中研究了草本层和土壤种子库中的植物物种丰富度和组成。

本研究建立了一个线性混合效应模型,研究土地覆盖和气候是否对草本层、种子库和组合植物群落的物种丰富度有直接的独立和/或交互影响。

对Chao和Raup-Crick相似性度量进行了Logit转换,量化草本层-种子库相似性。

所有分析均在R3.5中进行(RDevelopmentCoreTeam,)

结果

土壤种子库拥有的物种比草本层更多,在不同的生境中组成相似。森林和演替生境中物种丰富度低于草地,其年温度比平均年温度更重要。

图2土壤种子库和草本层的物种-面积关系。种子库(开放圈)和草本层(封闭圈)的丰富度在开放生境(a)、发育冠层的过渡生境(b)和成熟、封闭冠层森林生境(c)中的地块取样的函数。粗体线是种子库(虚线)和草本层(实线)数据可用范围内的回归线,灰色虚线在其数据范围之外可视化外推。

土地利用和气候变化与草本和土壤种子库的丰富度变化直接相关。森林和演替生境的物种丰富度明显低于草原,当植物群落丰富度包括种子库物种丰富度时,气候和土地利用效应通常不那么明显,而土地利用和气候对种子库和草本层之间的组成相似性没有明显的影响。

图3气候和土地覆盖对植物群落物种丰富度和组成草本层-种子库相似性的影响。气候和土地覆盖预测变量对草本层(a)、种子库(b)和组合植物群落(c)物种丰富度的标准化效应大小(SES),以及Raup-Crick草本层-种子库组成相似性(d)。LC-O=陆地覆盖,开放生境;LC-F=陆地覆盖,成熟,封闭的森林生境;T=年平均气温;R=年气温范围;P,年总降水量。

结论

较高的种子库多样性、草本层与种子库植物群落之间的组成相似性可能为抵御当前环境变化对植物群落的影响提供潜在的重要功能缓冲。然而,这种能力可能受到气候变暖的威胁。因此,休眠的生命历史阶段可能是变化环境中物种多样性的重要来源,可能是植物群落对全球变化的反应中已经观察到的时间滞后的基础。然而,由于土壤种子库本身似乎(尽管较少)容易受到同样的变化的影响,它们缓冲变化的潜力只能是暂时的,而且可能仍然会对植物群落有明显的影响。

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