圖說:幼苗實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖 采訪對象供圖(下同)
新民晚報(bào)訊(記者 郜陽)“窮則變,變則通,通則久”,此句箴言源自《周易·系辭下》,意為人們在面對困境時(shí)(窮),會(huì)主動(dòng)尋求變化(變),尋找出路(通),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)長久的發(fā)展(久)。近日,華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院和浙江天童森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站沈國春教授科研團(tuán)隊(duì),在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上發(fā)表了一項(xiàng)創(chuàng)新性研究,發(fā)現(xiàn)“窮則思變”不僅適用于人類,在植物界的“生存大戰(zhàn)”中同樣存在!
“這一發(fā)現(xiàn)揭示了植物在面對困境時(shí),主動(dòng)尋求變化,以謀求持續(xù)長久發(fā)展的智慧。”沈國春說。
圍繞處于競爭劣勢的植物將如何維持自身種群這一問題,研究團(tuán)隊(duì)通過為期3年的幼苗實(shí)驗(yàn),基于10個(gè)喬木物種6750株幼苗的10個(gè)關(guān)鍵功能性狀,從簡單的兩物種競爭到復(fù)雜的多物種競爭,從均質(zhì)的非生物環(huán)境到異質(zhì)的非生物環(huán)境,全面系統(tǒng)地檢驗(yàn)了不同情境下種內(nèi)性狀的變化特征。
實(shí)驗(yàn)研究表明,在缺乏競爭的均質(zhì)環(huán)境中,種內(nèi)性狀變異與物種競爭能力之間相互獨(dú)立。但是,一旦引入種間競爭或空間異質(zhì)環(huán)境,這兩者之間就顯示出強(qiáng)烈的權(quán)衡關(guān)系。具體而言,競爭能力較弱的物種(“窮”),會(huì)展現(xiàn)出更高的種內(nèi)性狀變異(“變”)。
圖說:實(shí)驗(yàn)物種的競爭能力和種內(nèi)性狀變異之間的關(guān)系
進(jìn)一步研究揭示,這種權(quán)衡關(guān)系主要由弱競爭物種的功能性狀可塑性響應(yīng)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)這些物種面臨種間競爭或異質(zhì)性環(huán)境的挑戰(zhàn)時(shí),它們的功能性狀,特別是細(xì)根性狀,會(huì)展現(xiàn)出高度的可塑性變化。相比之下,強(qiáng)競爭物種的種內(nèi)性狀變化,遠(yuǎn)小于弱競爭物種。植物的這種“窮則思變”的生存策略,能使弱競爭物種更好地適應(yīng)環(huán)境壓力,提高它們與強(qiáng)競爭物種的共存機(jī)會(huì)。
“這項(xiàng)研究不僅揭示了植物界的生存法則,也為我們進(jìn)一步理解種間競爭和種內(nèi)性狀變異性如何共同塑造植物群落提供了新的視角?!比A東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士后、論文第一作者楊菁表示,“在自然界中,植物可通過積極的性狀變化來應(yīng)對各種挑戰(zhàn)。這種生存智慧不僅豐富了人們對物種共存機(jī)制的認(rèn)識(shí),也為物種保護(hù)和恢復(fù)工作提供了科學(xué)依據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。”
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