亚热带森林演替过程中叶片性状网络向高模块化转变

作者：哀牢山站  更新时间：2024-08-22

由于人类活动和自然干扰造成森林退化，导致生物多样性和生态系统服务功能的降低。研究退化森林次生演替过程中植物功能性状的适应策略，不仅有助于解释群落构建和物种共存机制，还能为退化生态系统的恢复提供见解。然而，以往关于森林次生演替的研究往往只关注一至两个维度或性状高低变化，对于演替过程中多维度性状网络结构及其适应机制并不清楚。

中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称“版纳植物园”）的研究人员以云南哀牢山亚热带常绿阔叶林不同演替阶段的优势树种为研究对象，测定了24个叶片功能性状，划分为资源获取维度、光合性状维度、水力性状维度和物理防御维度，基于植物性状网络（Plant Trait Networks,PTNs）的分析方法，探究了森林恢复演替过程中叶片性状网络的变异及其适应机制。

研究发现随着演替的进行，叶片性状网络的边密度下降，模块化程度逐渐升高，反映了叶片性状从幼龄林协同、高效的连通性向老龄林的模块化转变，以实现功能和生活史策略多样性，更灵活地适应环境变化，促进生态位分化和物种共存。性状网络的中心性状在幼龄林表现为叶片氮含量、单位干重光合速率和叶片韧度，在中龄林和老龄林中分别为林冠开阔度和叶片干重。演替过程中，资源获取维度或光合性状维度的重要性始终占据优势，物理防御维度居中，水力性状维度重要性最低。从多维度性状适应的角度反映了不同演替阶段树种通过调节性状的连通性，以应对不同环境压力所采取的适应性策略。该项研究以性状网络的整体角度揭示了演替过程中树种的适应策略；同时，识别了森林演替过程中对叶片性状网络起调整作用的中心性状和驱动因子，能为植被恢复演替的研究提供新的方法和思路。

相关研究成果以Leaf trait networks shift toward high modularity during the succession of a subtropical forest,in Southwest China为题发表于Ecological Indicators。版纳植物园植物逆境生态学研究组联合培养硕士研究生李雪楠为论文的第一作者，张树斌副研究员为该论文的通讯作者。云南哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站在样地建设和野外试验测定过程中提供了支持。研究得到了国家自然科学基金项目、云南省中青年学术和技术带头人后备人才项目，版纳植物园“十四五”规划项目的资助。

图1 云南哀牢山亚热带常绿阔叶林不同演替阶段森林群落结构。YF，演替初期；IF，演替中期；OF，演替末期。

图2云南哀牢山亚热带常绿阔叶林不同演替阶段树种叶片性状网络结构。

图3云南哀牢山亚热带常绿阔叶林不同演替阶段树种资源获取、光合、水力和物理防御维度的重要性比较。不同字母表示不同维度性状的重要性差异显著。

本文作者：李雪楠、张树斌