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在植物学研究中,叶片的干重(M)和表面积(A)存在异速生长关系,即一个幂函数关系(M = b A ^ a,等同于 ln(M) = c + a ln(A),其中 c=ln(b) )。大量的研究显示,阔叶植物a的估计值高于1,小于1.5。意味着,单位干重的增加所带来的单位面积的增加是趋于减少的,类似于经济学上的边际收益递减规律。
但是,先前的研究忽略的不同年龄、不同季节树木叶片干重和面积的异速生长关系是否会不同。
我带领团队开展了这样一个工作,选用了八角枫和枫香两种叶形较为复杂的树木(一个灌木幼树、一个乔木成树),分别在春季和秋季各自采集400片以上的叶子。测量每片叶子的干鲜重、面积、长度、宽度和周长。
主要目标:
(1) 叶片的异速生长指数a在春季和秋季是否具有显著性变化,变化趋势如何;
(2) 叶片形态的变异程度在不同季节是否发生变化。
研究结果显示:
(1) 叶片干重和面积的异速生长关系成立,a的估计值显著大于1。
(2) 对于幼树而言,春季的异速生长指数和秋季的异速生长指数没有显著性差异;而对于成树而言,春季的异速生长指数显著高于秋季的异速生长指数。
(3) 两个物种叶片面积和周长的异速生长指数都表现为,春季指数远离2,秋季指数接近2。
暗示和讨论:
(1) 无论对于春季还是秋季来说,幼树处于生长发育均处于旺盛阶段,即使秋季后期会落叶导致生物量投资的浪费,但是这种浪费对于增加叶片面积所带来的收益而言,物有所值。因为年轻,所以旺盛,加速增加植物自身的生物量(比如高度和胸径的增加)对于提高植物在群落的竞争能力,至关重要。
(2) 而对于成树而言,秋季落叶势必会导致生物量投资叶片的损失,尽管也可以在秋季通过增加叶片面积获得一定的收益(表现为获得一定的光合作用产物),但是收益可能小于损失,特别是成树获得一定存在感和竞争力,不需要进一步加大投资增加生物量,而只需要悠着点、缓缓增加生物量,强调投入产出比,方为上策。这一点与幼树截然相反。
(3) 秋季成熟的叶片具有更为稳定的外形,变异程度也大大降低。对于稳步推进光合作用过程,大有裨益。
本研究的创新之处:
在国际上首次发现不同树龄、不同阶段的树木其叶片投入和产出的策略不同,根据需要制定策略。
本研究对其它相关研究的暗示:
很多群落研究使用了LMA和SLA,这些指标往往没有考虑树龄和季节性,因为季节性不同,相同树种树叶的SLA和LMA会有所不同。即便是季节相同,不同树龄也会导致不同的值。因此,很多前期研究的结果很可能存在问题,需要重新审视。
论文信息:
Liu, M.(刘梦菂,硕士研究生), Niklas, K.J., Niinemets, ü., Hölscher, D., Chen, L., Shi, P. (时培建,副教授,通信作者) 2020. Comparison of the scaling relationships of leaf biomass versus surface area between spring and summer for two deciduous tree species. Forests 11: 1010
研究论文链接:
https://www.mdpi.com/1999-4907/11/9/1010
本团队最近六年均未受国家自然科学基金委的资助,但是有没有资助,做科研只要能做下去就坚持做下去!
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GMT+8, 2024-9-19 05:08
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