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结合植物生理生态学理解生态恢复
发表日期: 2010-01-05 编辑: 李忠荣 文章来源:生态中心
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最近,大家无论是浏览网页电视,还是翻阅报刊杂志,都会注意到“哥本哈根世界气候大会”备受关注。这是一次被喻为“拯救人类的最后一次机会”的会议,已于12月7日-18日在丹麦首都哥本哈根召开,其目的是就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议,也就是在新的全球环境形式下来商讨《京都议定书》承诺到期后的后续方案。从中,大家可汲取两个方面的基本事实:一是地球母亲已经倍受各类“疾病”的滋扰,病入膏肓;一是人类儿女们的空前“团结”,试图寻找治愈的“良方”。事实上,全球气候的深刻变化,尤其是气候暖化,很大程度都是因为森林大面积被无情砍伐的缘故,籍此,大多数的生态系统发生退化、转型、甚至是被彻底地毁坏。可以说,21世纪即是“生态恢复的世纪”(Biodiversity, 1988)。根据国际生态恢复协会(Society for Ecological Restoration International, SER)的定义,生态恢复是一项“启动或加速涉及生态系统的健康、完整性以及可持续性的恢复的有意行为”(SER, 2004)。然而,生态系统是一个非常复杂且动态的系统,有其自身特定的组分、结构和功能。拆分一个生态系统,有时就像拆除汽车发动机一样,是一件相对容易的事,但这并没有反映它是怎样发挥功能的;相反,重组拆下的各个零部件,反而会对每一个组分的功能有更深的理解(Nature, 277:515-522, 1997)。植物生理生态学是“一门寻求描述承载各种生态学观察的那些生理学机制的实验科学,……,进而有助于理解特定植物性状的功能意义及其进化传承”(Physiological Plant Ecology, 1998),长期以来关注的是在各种生物和非生物环境条件下的植物个体的行为表现。

那么,植物生理生态学如何对恢复生态学做出贡献,或者说植物的生理生态学性状表现的功能特征如何影响生态恢复中的各个阶段和过程呢?植物要能成功定居,不仅要取决于其所能捕获的光能、热能等地上资源,也要取决于其所能触及到的各种养分、水分等地下资源。譬如,足够的光照、土壤氮元素的获取,对构建植物叶片的光合组织和维持正的碳平衡十分有益,而充足的水分供应又有利于气孔开度的维持,保持CO2供应通道的顺畅。在考虑到特定的恢复背境时,上述因子很可能单独地或共同地制约着植物的这些行为,例如,森林砍伐后形成裸露的迹地,光照会突然变强,致使植物严重受到光抑制影响,此时,光反而成了一个胁迫因子,同时也使植物更易受到土壤水分胁迫的潜在影响;而其它的负面影响如水土流失则会加剧土壤营养元素的匮乏,尤其是氮和磷,改变土壤的质地结构等,这些对植物的定居和生存都是不利的,需要在恢复过程中予以考虑。在某一特定的恢复生境里,植物种类如何适应或耐受这些自然环境条件,会对其未来的行为表现及重建(reestablishment)、进而对恢复成效产生显著的影响。植物在这些待恢复的环境里常常面临着独一无二的压力(如干旱、盐害、重金属毒害及波动的pH值等),这就给关注个体适应的植物生理生态学提供了研究的契机,如通过比较研究处于恢复过程中的植物与自然群落里的植物的生理生态功能,大家能够从中了解这些植物的预期行为表现和恢复结果;反之,研究这些环境压力中的各种生理生态响应特点和适应机理,又能以新的视野来理解植物的生理生态功能(Foundations of Restoration Ecology, 2006)。未来的恢复生态学研究需要整合包括生理生态学、功能生态学等在内的其它分支学科的研究手段和方法。


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