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中国木本双子叶植物叶相地理分布与气候的相关性研究取得进展

文章来源:昆明植物研究所   发布时间:2019-05-15  【字号:     】  

  植物叶片形态特征(叶相)反映了植物在生理和生态过程上的功能适应,从而能敏感地指示当地气候。木本双子叶植物叶相特征和气候因子之间存在显著的相关性,这种相关性不仅在某个类群和群落中存在,而且在区域尺度、大陆尺度、甚至全球尺度内都存在,因此古植物学家利用叶相-气候的这种相关性定量重建新生代陆地古气候。中国湿润、半湿润地区是全世界木本双子叶植物多样性最为丰富的地区之一,加上该区域受到夏季多雨、冬季干旱为显著特征的亚洲季风气候影响,使得区域内形成了特殊的植物叶相组合,而与世界其它地区有所不同。而这种季风强烈影响下的独特叶相特征、叶相地理分布格局以及基于该叶相-气候模型的古气候重建模式,还没有经过覆盖广阔区域的大数据检测。

  中国科学院昆明植物研究所博士陈文允在研究员周浙昆的指导下,对中国湿润、半湿润地区的木本双子叶植物的叶相地理分布格局、气候因子对其地理分布的影响、以及基于叶相-气候构建古气候重建模型等方面开展了研究。该研究基于中国湿润、半湿润地区3166种木本双子叶植物地理分布数据,建立了在732个县域内包括单叶、波形叶、叶面积、叶尖形态、叶基形态、叶片长宽比和叶形等21个叶相特征地理分布(图1)。叶相特征的地理分布具有显著的纬度分布规律性,没有明显的经度分布规律性,其中波形叶、微型叶、叶基钝形和卵形叶等11种叶相特征随着纬度增高而增加,而单叶、大型叶、叶基急尖和椭圆形叶等10种叶相特征随着纬度增高而减少。通过叶相与气候的相关性分析,得出中国湿润、半湿润地区木本双子叶植物叶相分布规律主要是由温度(最冷月均温)和降雨量(生长季节降雨量)共同决定的;此外,也受到亚洲季风气候下季节性降雨变化的影响,即受到连续三个最湿月降雨量的影响要大于连续三个最旱月降雨量的影响。

  此外,基于叶相-气候的多线性回归分析,建立了13种气候参数的多线性传递函数。并利用年均温和降雨量多线性传递函数,对中国现在年均温和年降雨量作出预测,并使用预测年均温(图2)和年降雨量冗余值(图3)的分布,检测这两个传递函数运用于古气候重建的适应性。结果表明基于大数据的年均温多线性传递函数对年均温古气候重建要比使用单线性传递函数更精确和适用范围更广;相比于世界其它地区,基于大数据的年降雨量多线性传递函数,适于对中国亚洲季风影响区域内年降雨量的古气候重建。

  近期,研究结果以The relationship between leaf physiognomy and climate based on a large modern dataset: implications for palaeoclimate reconstructions in China 为题在线发表于国际古植物学期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology。该项目得到国家自然科学基金-云南省联合基金(U1502231)、中科院A类先导专项(XDA20050204 and XDA19050301)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-SMC016)以及中科院青年创新促进会(2017439)支持。

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图1 叶面积和叶片长宽比地理分布

 

图2 实际年均温、预测年均温和预测年均温为冗余值分布

 

图3 实际年降雨量、预测年降雨量和预测年降雨量冗余值分布




(责任编辑:叶瑞优)

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