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城市与环境学院贺金生课题组实验发现气候变暖威胁到青藏高原草地的稳定性
日期: 2017-05-11  信息来源: 城市与环境学院

植物群落生产力的稳定性(年际波动)是生态系统的基本特征,与人类社会的生产、生活息息相关。已有的研究表明,群落稳定性主要与物种多样性、优势物种以及群落组成物种生长的不同步性等因素有关。然而,气候变化对植物群落稳定性的影响及其机制尚不清楚,原因之一是稳定性的研究需要长时间的定位观测。

青藏高原是全球最大、最高的高原,被誉为地球的“第三极”,对气候变化非常敏感。高原的西藏牧区和青海牧区,占我国四大牧区面积的40%以上。在这片广袤的土地上生活着超过5000万只藏系绵羊、1400万头牦牛以及大量的野生有蹄类动物。这些牲畜不仅为当地牧民提供了食物和燃料,同时在民族文化传承中起着重要作用。因此,稳定的植物群落生产力对于青藏高原畜牧业的可持续发展有着重要意义。过去50年来,青藏高原气候变暖的速率是全球平均水平的2倍以上,并且伴随着降水格局的改变。这种剧烈的气候变化如何影响青藏高原这一敏感的高寒生态系统一直是国内外生态学研究的重要问题。

 
青藏高原高寒草地是藏系牛羊和大量野生动物赖以生存的基础

北京大学城市与环境学院贺金生教授课题组与中国科学院西北高原生物研究所、美国佐治亚理工学院的研究者合作,在青海海北藏族自治州高寒草地建立了大型增温-降水控制实验,通过连续5年的群落调查和生产力测定,研究了高寒草地植物群落生产力对增温和降水改变的响应。研究成果于2017年5月10日以“Climate warming reduces the temporal stability of plant community biomass production”为题发表在《自然•通讯》(Nature Communications)上(doi: 10.1038/ncomms15378)。

 
贺金生课题组在青藏高原建立的大型增温-控水实验平台

研究结果表明,温度增加降低了高寒草地群落稳定性,而降水格局的改变对群落稳定性无显著影响。温度对稳定性的影响,主要体现在降低了组成物种生长的不同步性。研究还发现,尽管温度增加和降水减少都会显著降低植物物种多样性,但是群落稳定性的降低与物种多样性并无显著关系。本研究的意义在于,通过长期的实验数据揭示了气候变暖对高寒生态系统生产力稳定性的影响机制。这意味着青藏高原经历的快速气候变暖,可能威胁到了高寒草地的稳定性。因此,在未来气候变暖情境下,草地向人类社会提供稳定的、可持续的生态系统服务将面临严峻挑战。虽然该研究是在青藏高原进行的,但对世界上其他地区类似的高寒生态系统也应该有同样的借鉴意义。

 
气候变化、影响群落稳定性的生物学机制与群落稳定性之间的直接和间接关系

贺金生课题组长期从事高寒生态系统对全球变化的响应与适应、高寒湿地温室气体排放及其对全球变化的反馈,以及高寒草地碳氮循环等方面的研究。课题组近两年对高寒生态系统的研究成果还发表在Nature Communications(2015,6:8159),Global Change Biology(2017,23:815-829)以及Global Biogeochemical Cycles(2014,28:1081-1095)等期刊上。

城市与环境学院2015级博士生马志远和2013级博士生刘慧颖为论文的共同第一作者,贺金生教授、美国佐治亚理工学院蒋林教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了科技部“973”项目、国家自然科学基金(重点项目、面上项目和创新群体)、美国自然科学基金、国家111计划等项目的资助。

编辑:安宁

   
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