高山植物种子萌发、幼苗存活和定居对气候变化的响应

高山植物的自然更新,是高寒山区植物群落多样性的维持以及群落生产力高低的重要前提条件。弄清其在未来气候变化下的响应特征,可为准确评估高山生态系统响应气候变化的演变方向和格局提供数据支撑,并为探索内在的演变机制提供理论依据。本文从高山植物种子萌发、幼苗存活与定居的3个关键更新环节展开,综述了生物因素(植物自身因素、植物间相互作用、动物干扰、昆虫授粉等)和非生物因素(温度、水分、土壤性质等)对这3个关键环节影响的研究结果。在种子萌发阶段,极端干旱和高山积雪提前融化改变植物–传粉昆虫相互关系和营养结构网络。升温和降水增加促进植物种子萌发,升温能打破种子休眠改变种子生理状况,而增加土壤水分能为种子萌发提供充足的水分供应。而温度过高和水分过多却对种子萌发产生阻碍作用,归因于温度高于萌发阈值造成高温胁迫,土壤水分过多产生病原体。幼苗存活和定居阶段,植食动物干扰和植物种间竞争对幼苗的存活和定居有利有弊,适当的动物干扰增加幼苗生长空间,资源贫乏山地的植物种间竞争促使幼苗相互协调共生,促进存活和定居。动物对幼苗的高强度取食和干扰及资源富足的区域植物种间竞争造成植物资源获取受阻,都抑制幼苗存活和定居。迄今为止,有关升温对高山植物幼苗存活的影响还存在争议(促进或者没有影响),但升温和增加降水可以促进幼苗生长的结论比较一致,这可能是更温暖湿润的土壤可以为幼苗的生长提供良好的环境条件,有利于养分吸收利用。本文阐明了高山植物早期更新3个阶段的生物与非生物因素对其的影响,也指出了忽略生物和非生物因子的多重效应等方面的研究不足,同时提出了需要继续深入探索的科学问题,以期为气候变化对高山生态系统的影响研究提供文献借鉴。