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相似文献
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1.
季子敬  全先奎  王传宽 《生态学报》2013,33(20):6967-6974
叶片易受环境因子影响,其形态解剖结构特征不但与叶片的生理功能密切相关,而且反映树木对环境变化的响应和适应。叶片结构的改变势必会改变树木的生理功能。同一树种长期生长在异质环境条件下,经过自然选择和适应,会在形态和生理特性等方面产生变异,形成特定的地理种群。另外,母体所经受的环境胁迫也会影响到其子代的生长、发育和生理等特征。因此,了解植物叶片形态结构对环境变化的响应与适应是探索植物对环境变化的响应适应机制的基础。兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)是我国北方森林的优势树种,主要分布在我国东北地区,但日益加剧的气候变化可能会改变其现有的分布区。为了区分叶片对气候变化的可塑性和适应性,本研究采用同质园法比较测定了6个不同气候条件下的兴安落叶松种源的32年生树木的针叶解剖结构和光合生理相关因子,利用石蜡切片方法分析了针叶的解剖结构特征、光合能力(Pmax-a)、水分利用效率(WUE)之间的关系及其对气候变化的适应性。结果表明:表皮细胞厚度、叶肉细胞厚度、传输组织厚度、维管束厚度、内皮层厚度以及叶片总厚度均存在显著的种源间差异(P < 0.05)。叶肉细胞厚度与Pmax-a、气孔导度和WUE之间均存在显著的正相关关系(P < 0.05)。叶肉细胞厚度、表皮细胞厚度、叶片总厚度以及叶肉细胞厚度和表皮细胞厚度在叶片总厚度中所占比例均与种源地的干燥度指数(即年蒸发量与年降水量之比)呈正线性关系。这些结果说明:不同种源兴安落叶松针叶解剖结构因对种源原地气候条件的长期适应而产生显著的差异,从而引起其针叶光合作用、水分利用等生理功能发生相应的变化,从而有利于该树种在气候变化的情景下得以生存和繁衍。  相似文献   

2.
光照是影响植物生长和分布的重要环境因子,而叶片结构相对稳定,其性状对植物的碳收获非常重要,并且各性状间的相互关系格局相似,通过叶片性状有助于研究植物对不同光环境的响应及生态适应策略。本研究分析了南方灌草丛3种典型灌木——巴柳(Salix etosia)、川莓(Rubus setchuenensis)和马桑绣球(Hydrangea aspera)的叶片性状(单叶面积、叶干重、比叶面积、叶碳含量、叶氮含量、叶磷含量)之间的相关性以及在林内-林外2种不同光环境下叶片性状的差异,探讨不同植物叶片性状在不同光环境下的响应及适应策略。结果表明:1)3种灌木叶片性状之间的相关性差别较大,具有物种特异性。2)巴柳叶片性状在不同光环境下无显著差异,川莓和马桑绣球均提高了林内叶片的比叶面积和叶氮含量以适应弱光环境,且马桑绣球叶碳含量在林内显著增加,表现出较强的固碳能力。3)不同光环境中,影响川莓和马桑绣球叶片性状变化的主要环境因子均为土壤温度。研究结果进一步揭示了植物叶片性状具有表型可塑性,不同植物对环境变化的响应及适应策略具有物种特异性。  相似文献   

3.
长期受到生长环境影响而形成的遗传变异对植物生长发育有着显著的影响。叶片是植物对环境变化最敏感的器官, 了解叶片解剖结构在不同环境中产生的适应性变异是探索植物对环境适应的基础。同质园试验是研究遗传与环境因素对植物生长代谢等影响的一种有效方法, 该研究利用同质园试验排除了环境梯度的影响, 通过常规石蜡切片、多重比较、相关性分析、一般线性模型分析等方法, 对7个不同种源地的蒙古莸(Caryopteris mongholica)叶片解剖结构及其影响因素进行了定量比较。结果表明, 7个种源地的蒙古莸叶片均为等面叶, 无海绵组织分化, 其上表皮细胞较下表皮细胞厚, 上栅栏组织较下栅栏组织厚; 叶片各解剖结构参数间存在显著的自相关性, 不同种源叶片解剖结构存在显著差异: 随种源地年平均气温升高, 叶厚度、栅栏组织厚度呈增大趋势, 其中, 最西南部的阿左旗种源蒙古莸叶片的上下栅栏组织、叶厚度及叶片结构紧密度值均最大, 表现出明显的抗旱特征。种源地经纬度、气温、降水等对解剖结构指标有显著的影响, 其解释程度为34.09%-81.43%。同质园试验说明, 种源地气候差异驱动的遗传变异是引起不同种源叶片解剖结构差异的重要因素。  相似文献   

4.
长期受到生长环境影响而形成的遗传变异对植物生长发育有着显著的影响。叶片是植物对环境变化最敏感的器官,了解叶片解剖结构在不同环境中产生的适应性变异是探索植物对环境适应的基础。同质园试验是研究遗传与环境因素对植物生长代谢等影响的一种有效方法,该研究利用同质园试验排除了环境梯度的影响,通过常规石蜡切片、多重比较、相关性分析、一般线性模型分析等方法,对7个不同种源地的蒙古莸(Caryopteris mongholica)叶片解剖结构及其影响因素进行了定量比较。结果表明,7个种源地的蒙古莸叶片均为等面叶,无海绵组织分化,其上表皮细胞较下表皮细胞厚,上栅栏组织较下栅栏组织厚;叶片各解剖结构参数间存在显著的自相关性,不同种源叶片解剖结构存在显著差异:随种源地年平均气温升高,叶厚度、栅栏组织厚度呈增大趋势,其中,最西南部的阿左旗种源蒙古莸叶片的上下栅栏组织、叶厚度及叶片结构紧密度值均最大,表现出明显的抗旱特征。种源地经纬度、气温、降水等对解剖结构指标有显著的影响,其解释程度为34.09%–81.43%。同质园试验说明,种源地气候差异驱动的遗传变异是引起不同种源叶片解剖结构差异的重要因素。  相似文献   

5.
为了阐明高山植物全缘叶绿绒蒿(Meconopsis integrifolia)对海拔及高山环境的形态学适应特征,沿海拔梯度选择了5个海拔的全缘叶绿绒蒿分布区域(3681、3841、4081、4215和4452 m),采用常规石蜡制片技术和显微观察方法,对其形态及叶片解剖结构进行了研究。结果表明:随着海拔的升高,株型方面,全缘叶绿绒蒿的株高、基径逐渐减小;叶片形态方面,叶片逐渐变小,叶形逐渐狭长,具体表现为叶片长度、宽度逐渐减小,叶片长宽比逐渐增大;叶片解剖结构方面,叶片厚度、表皮细胞厚度、海绵组织厚度、组织疏松度及中脉直径呈减小趋势;栅栏组织厚度、栅海厚度比、组织紧密度呈增大趋势;叶表皮结构方面,叶片表皮毛密度、气孔密度及气孔指数均呈增大趋势。此外,解剖结构指标之间大多呈现出明显的协同进化,各形态指标对海拔的变化表现出较大的可塑性。全缘叶绿绒蒿形态及叶片解剖结构在不同海拔上表现出的这种差异,可能是植物长期适应高山复杂环境的结果。  相似文献   

6.
该研究选取黄土丘陵沟壑区常见的10种单子叶植物,采用常规石蜡切片法,对不同植被带(草原带、森林草原带、森林带)及不同立地环境(阳坡、峁顶、阴坡)植物叶片解剖结构进行观察,并测量叶片上角质层厚度、下角质层厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、叶片厚度、导管直径等指标,以探讨该区不同单子叶植物解剖结构特征及环境适应性。结果表明:(1)单子叶植物叶片上、下表皮外侧均有不同程度的角质层分化;叶片上表皮还有泡状细胞的分化,但不同物种泡状细胞的位置和大小不同;单子叶植物较大的维管束中一般有2~4个明显粗大的导管,呈V形排列。单子叶植物可通过自身特殊的解剖结构特征适应研究区特有的环境。(2)叶片解剖结构中仅有导管直径在不同植被带间差异显著,随土壤水分的减少,植物主要通过增大导管直径来适应不良的水分条件。(3)叶片解剖结构中表皮和上角质层厚度等保护组织在不同立地环境间有显著差异,在水分条件差、光照强烈的环境中,植物主要通过增大表皮和上角质层厚度来适应环境。  相似文献   

7.
Effects of leaf shape plasticity on leaf surface temperature   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
《植物生态学报》2018,42(2):202
干旱区植物叶片形态可塑性是植物适应高温干旱环境的重要生存策略, 但目前仍缺乏直观的数据予以证明。该研究应用热成像技术和图像分析技术, 同步测定真实叶片与模拟叶片的叶温、形态及风速、辐射和温度等环境参数。研究结果显示: 在干旱、高温环境下, 除了蒸腾, 叶片形态变化也是调控叶温的重要因子。干旱区植物叶片变小, 有利于加速叶片与环境的物质及热量交换, 从而达到降低叶温的目的。样地数据显示, 在高温、低风速环境下, 叶片宽度每减少1 cm, 叶片表面温度降低约2.1 ℃, 而模拟叶片叶宽度每减少1 cm, 叶片表面温度降低0.60-0.86 ℃。该研究对深入理解植物生存策略与环境适能力具有重要意义。  相似文献   

8.
干旱区植物叶片形态可塑性是植物适应高温干旱环境的重要生存策略,但目前仍缺乏直观的数据予以证明。该研究应用热成像技术和图像分析技术,同步测定真实叶片与模拟叶片的叶温、形态及风速、辐射和温度等环境参数。研究结果显示:在干旱、高温环境下,除了蒸腾,叶片形态变化也是调控叶温的重要因子。干旱区植物叶片变小,有利于加速叶片与环境的物质及热量交换,从而达到降低叶温的目的。样地数据显示,在高温、低风速环境下,叶片宽度每减少1 cm,叶片表面温度降低约2.1℃,而模拟叶片叶宽度每减少1 cm,叶片表面温度降低0.60–0.86℃。该研究对深入理解植物生存策略与环境适能力具有重要意义。  相似文献   

9.
杨洋  赵杏花  左合君 《广西植物》2019,39(9):1233-1242
为探讨沙旱生植物的形态及组织结构对地域分异的响应,揭示植物形态、结构的地域分异规律。该研究以呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地、浑善达克沙地及毛乌素沙地的羊柴(Hedysarum laeve)为对象,采用野外测量、石蜡切片技术及叶片解离技术,观察、分析了羊柴叶片形态及组织结构的地域分异特征,并就其形态、结构与生态因子间进行了相关性研究。结果表明:(1)随着干旱程度的加剧,羊柴叶片在形态上表现为变小、变厚,侧生小叶变长、变宽;在结构上表现为单位面积气孔数量减少,上、下表皮细胞变厚,栅栏组织越发达,栅栏细胞排列紧密,主脉维管束直径变大,疏导能力加强。(2)羊柴叶肉中存在大量的异细胞,具有抵御干旱及贮藏等功能,是对干旱环境长期适应的体现。(3)生长季降水量、年均降水量及年均蒸发量是形成羊柴小叶形态、结构地域分异的主要环境因子。以上结果表明植物对地域分异的响应不仅体现在外部形态上,在组织结构上同样产生相应的分异特征,而水热条件则是产生分异的主要因素。  相似文献   

10.
杜华栋  焦菊英  寇萌  苗芳 《生态学报》2016,36(10):2914-2925
为了揭示黄土丘陵沟壑区撂荒地植被演替前期优势种猪毛蒿(Artemisia scoparia)对该区立地环境的适应性,探讨猪毛蒿演替生态位的变化,研究了陕北黄土丘陵沟壑区3种立地环境下(阳峁坡、峁顶、阴峁坡)猪毛蒿叶片形态解剖和生理特征的变化,以及这些变化与生态因子之间的相互关系。结果表明:(1)猪毛蒿叶片具有适应该区半干旱环境的形态及解剖结构:叶片针形化、具表皮毛、环栅型叶肉组织、海绵组织特化为贮水组织、维管束退化、具裂生分泌腔,C3植物呈现类似CAM植物的叶片特性;(2)在土壤、空气湿度相对干燥和强光生境的阳峁坡与峁顶,猪毛蒿具有较小的叶面积、发达的栅栏组织、致密的表皮毛和紧密的细胞间隙,而在生境条件较好的阴峁坡则呈相反趋势;(3)阳峁坡猪毛蒿叶片相对含水量和叶绿素含量较小,超氧阴离子自由基增加,但植物体内超氧化物歧化酶和抗坏血酸含量增加以清除植物体内产生的活性氧;(4)冗余及相关性分析表明,猪毛蒿叶片形态、解剖和生理指标的可塑性对立地光照强度、土壤水分和有机质含量较为敏感,同时其形态解剖与生理可塑性可共同调节来适应生境。综合分析,猪毛蒿对陕北黄土丘陵沟壑区撂荒初期光照强度大、土壤贫瘠但土层干化现象尚未出现的立地环境有较好的适应性,使其成为黄土高原植被自然演替过程中的先锋物种。  相似文献   

11.
研究生物多样性对季节的响应对于维持生态系统稳定、保护生物多样性、解析群落构建机制具有重要意义。本文以博斯腾湖湖滨湿地为研究对象,探究不同季节植物群落的物种多样性与功能多样性的变化规律。结果显示:(1)物种多样性指数随季节变化没有显著改变;功能多样性指数中,功能丰富度由春季到夏季逐渐减小,功能离散度逐渐增大;不同季节的功能均匀度差异性不显著;(2)植物功能性状在不同季节间差异显著;春季叶绿素含量显著低于夏季;夏季比叶面积和叶干物质含量显著高于秋季;叶片含水量和厚度由春季到秋季呈递增趋势;(3)影响Pielou指数和功能丰富度的主要环境因子分别为土壤铵态氮和速效磷;影响Shannon-Wiener指数、Simpson指数和功能均匀度的主要环境因子为土壤有机质;影响功能离散度的主要环境因子为土壤含水量;(4)影响最大株高的主要环境因子为土壤 pH值;影响叶干物质含量的主要环境因子为土壤速效钾;影响叶片厚度和比叶面积的主要环境因子为土壤总磷;而影响叶片含水量的主要环境因子为土壤硝态氮;叶绿素含量与土壤因子无显著相关关系。  相似文献   

12.
植物叶片性状对气候变化的响应研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
叶片性状反映了植物对环境的高度适应能力及其在复杂生境下的自我调控能力。叶片性状如何响应和适应气候变化是植物适应性研究的重点内容。该文系统综述了叶片大小、比叶质量、叶片氮含量、碳同位素等指标对气候变化响应的最新研究结果。不同叶片性状对气候变化的响应结果存在差异,所指示的生态学含义也有所不同。单一叶片性状不能全面地反映植物对气候变化的响应;不同尺度的研究(如环境的修饰或筛选作用的研究)还存在很多不确定性。高寒地区的研究工作相对缺乏。该文有助于理解植物与气候之间的相互关系、植物对气候变化的响应与适应对策,对了解植物演化、预测植物在未来气候变化条件下的变化特征具有一定意义。  相似文献   

13.
植物叶片最大羧化速率及其对环境因子响应的研究进展   总被引:3,自引:0,他引:3  
张彦敏  周广胜 《生态学报》2012,32(18):5907-5917
植物叶片最大羧化速率对环境因子的响应关系是陆地生态系统生产力与碳收支研究的重要方面。论文从测定方法、影响因子与模拟模型3方面综述了植物叶片最大羧化速率及其对环境因子响应研究的最新进展,指出现有的植物叶片最大羧化速率对单个环境因子的响应研究严重制约着陆地生态系统生产力的准确评估。为弄清植物叶片最大羧化速率对环境因子的综合响应关系,迫切需要加强以下研究:(1)植物叶片最大羧化速率的生物与环境控制机制研究;(2)生物与环境因子协同作用下的植物叶片最大羧化速率定量模拟及其尺度化研究;(3)植物叶片最大羧化速率的环境因子阈值研究。  相似文献   

14.
Fall biological processes are driven by a combination of environmental factors, with cumulative effects over the length of the growing season, which are currently difficult to model. This study evaluated if leaf color change in fall (i.e., leaf yellowing) and brook trout spawning could be two biological processes that are synchronized at a regional scale and if leaf yellowing could be used to determine the peak of spawning activity of this species. To this end, we surveyed 551 brook trout redds and examined 193 digital images of forest trees in the Laurentides Wildlife Reserve (Québec, Canada) over the fall season. Results showed that leaf yellowing and brook trout spawning were synchronized, providing one of the first examples of temporal matching between freshwater and terrestrial biological processes at the regional scale. Considering the difficulty of monitoring the phenology of freshwater fish spawning at high spatial and temporal resolution, terrestrial integrators of environmental conditions, such as leaf color change, may prove to be promising predictors of spawning activity in the management of fish populations.  相似文献   

15.
叶片性状-环境关系对于预测气候变化对植物的影响至关重要。该研究以青藏高原东缘常见阔叶木本植物为研究对象, 从47个样点采集了332个物种共666个种群的叶片, 测量了15个叶片性状, 调查了该区域木本植物叶片性状的变异程度, 并从种内和种间水平探讨了叶片性状对环境的响应及适应策略。结果表明, 反眏叶片大小的性状均具有较高的变异, 其中, 叶片面积是变异程度最大的性状。除气孔密度外, 大多数叶片性状与海拔显著相关。气候是叶片性状变异的重要驱动因素, 3.3%-29.5%的叶片性状变异由气候因子组合解释。其中, 气温对叶片性状变异解释度最高, 日照时间能解释大部分叶片性状的变异, 而降水量对叶片性状变异的解释度相对较小。与环境(海拔和气候因子)显著相关的叶片性状在种内明显少于种间水平, 可能是植物性状之间的协同变化与权衡使种内性状变异比较小, 从而减弱了种内叶片性状与环境因子的相关性。研究结果总体表明,叶片性状与木本植物对环境的适应策略密切相关, 植物通过选择小而厚的叶片和较短的叶柄以适应高海拔的 环境。  相似文献   

16.
Plant hydraulic conductance, namely the rate of water flow inside plants per unit time and unit pressure difference, varies largely from plant to plant and under different environmental conditions. Herein the main factors affecting: (a) the scaling between whole‐plant hydraulic conductance and leaf area; (b) the relationship between gas exchange at the leaf level and leaf‐specific xylem hydraulic conductance; (c) the short‐term physiological regulation of plant hydraulic conductance under conditions of ample soil water, and (d) the long‐term structural acclimation of xylem hydraulic conductance to changes in environmental conditions are reviewed. It is shown that plant hydraulic conductance is a highly plastic character that varies as a result of multiple processes acting at several time scales. Across species ranging from coniferous and broad‐leaved trees to shrubs, crop and herbaceous species, and desert subshrubs, hydraulic conductance scaled linearly with leaf area, as expected from first principles. Despite considerable convergence in the scaling of hydraulic properties, significant differences were apparent across life forms that underlie their different abilities to conduct gas exchange at the leaf level. A simple model of carbon allocation between leaves and support tissues explained the observed patterns and correctly predicted the inverse relationships with plant height. Therefore, stature appears as a fundamental factor affecting gas exchange across plant life forms. Both short‐term physiological regulation and long‐term structural acclimation can change the levels of hydraulic conductance significantly. Based on a meta‐analysis of the existing literature, any change in environmental parameters that increases the availability of resources (either above‐ or below‐ground) results in the long‐term acclimation of a less efficient (per unit leaf area) hydraulic system.  相似文献   

17.
The analysis of the temporal changes in shoot density, areal leaf biomass, leaf growth and parameters of the photosynthesis–irradiance relationship of three tropical seagrass species (Enhalus acoroides, Thalassia hemprichii and Cymodocea rotundata), co-existing in a shallow subtidal meadow in Cape Bolinao, Philippines, shows that species-specific traits are significant sources of temporal variability, and indicates that these seagrass species respond differently to a common environmental forcing. Species-specific differences are much less important as source of variability of the temporal change in chlorophyll concentration of seagrass leaves. The results indicate that the temporal changes in photosynthetic performance of these seagrasses were driven by environmental forcing and their specific responses to it mostly, but the temporal change in their abundance and leaf growth was also controlled by other factors. The significant contribution of species-specific factors in the temporal changes of biomass, growth and photosynthetic performance of co-occurring seagrass species in Cape Bolinao should contribute to the maintenance of the multispecific, highly productive meadows characteristic of pristine coastal ecosystems in Southeast (SE) Asia.  相似文献   

18.
Alpine ecosystems are seriously threatened by climate change. One of the key mechanisms by which plants can adapt to changing environmental conditions is through evolutionary change. However, we still know little about the evolutionary potential in wild populations of long‐lived alpine plants. Here, we investigated heritabilities of phenological traits, leaf size, and performance traits in natural populations of the long‐lived alpine dwarf shrub Salix herbacea using relatedness estimates inferred from SSR (Simple Sequence Repeat) markers. Salix herbacea occurs in early‐ and late‐snowmelt microhabitats (ridges and snowbeds), and we assessed how performance consequences of phenological traits and leaf size differ between these microhabitats in order to infer potential for evolutionary responses. Salix herbacea showed low, but significant, heritabilities of leaf size, clonal and sexual reproduction, and moderate heritabilities of phenological traits. In both microhabitats, we found that larger leaves, longer intervals between snowmelt and leaf expansion, and longer GDD (growing‐degree days) until leaf expansion resulted in a stronger increase in the number of stems (clonal reproduction). In snowbeds, clonal reproduction increased with a shorter GDD until flowering, while the opposite was found on ridges. Furthermore, the proportion of flowering stems increased with GDD until flowering in both microhabitats. Our results suggest that the presence of significant heritable variation in morphology and phenology might help S. herbacea to adapt to changing environmental conditions. However, it remains to be seen if the rate of such an evolutionary response can keep pace with the rapid rate of climate change.  相似文献   

19.
The climate in arid Central Asia (ACA) has changed rapidly in recent decades, but the ecological consequences of this are far from clear. To predict the impacts of climate change on ecosystem functioning, greater attention should be given to the relationships between leaf functional traits and environmental heterogeneity. As a dominant constructive shrub widely distributed in ACA, Reaumuria soongarica provided us with an ideal model to understand how leaf functional traits of desert ecosystems responded to the heterogeneous environments of ACA. Here, to determine the influences of genetic and ecological factors, we characterized species‐wide variations in leaf traits among 30 wild populations of R. soongarica and 16 populations grown in a common garden. We found that the leaf length, width, and leaf length to width ratio (L/W) of the northern lineage were significantly larger than those of other genetic lineages, and principal component analysis based on the in situ environmental factors distinguished the northern lineage from the other lineages studied. With increasing latitude, leaf length, width, and L/W in the wild populations increased significantly. Leaf length and L/W were negatively correlated with altitude, and first increased and then decreased with increasing mean annual temperature (MAT) and mean annual precipitation (MAP). Stepwise regression analyses further indicated that leaf length variation was mainly affected by latitude. However, leaf width was uncorrelated with altitude, MAT, or MAP. The common garden trial showed that leaf width variation among the eastern populations was caused by both local adaptation and phenotypic plasticity. Our findings suggest that R. soongarica preferentially changes leaf length to adjust leaf size to cope with environmental change. We also reveal phenotypic evidence for ecological speciation of R. soongarica. These results will help us better understand and predict the consequences of climate change for desert ecosystem functioning.  相似文献   

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