Shekhar R. Biswas 教授研究团队在《Functional Ecology》上揭示环境变化下植物性状如何响应多样性与空间分布

在全球气候变化和生物多样性丧失的背景下，理解植物如何通过性状变化适应环境、影响生态系统功能，已成为生态学研究的核心议题。尽管已有研究表明植物多样性和空间分布对性状变异有重要影响，但二者如何协同作用，并在不同环境条件下影响植物生长表现，仍不明确。

围绕这一科学问题，华东师范大学生态与环境科学学院Shekhar R. Biswas 教授团队在《Functional Ecology》上发表了题为 《Trait variation and plant performance: Interactive effects of diversity and spatial patterning of plants across environmental conditions》 的研究论文。该研究通过控制实验，系统揭示了植物多样性与空间分布对性状变异的交互影响，及其在不同水分条件下的生态后果。

研究设计：从控制实验到性状测量

研究团队在上海郊区构建了210个1m²的实验样方，选取三种常见草本植物：白三叶（Trifolium repens）、百日草（Zimia elegans）和大花马齿苋（Portulaca grandiflora），通过控制三种空间分布模式（聚集、随机、均匀）和三种多样性水平（单种、两种、三种），分别在正常浇水和干旱胁迫条件下进行培育。

研究人员测量了叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶片厚度和叶绿素含量等关键叶片性状，并以整株生物量作为植物生长表现的指标，系统分析了种内与种间性状变异的变化规律。

主要发现

      研究发现，植物多样性增加会显著提升种内和种间性状变异，这一规律在正常浇水和干旱条件下均成立；而空间分布模式主要影响种内变异，在干旱条件下其作用减弱。特别值得注意的是，干旱使种内性状变异平均提高13.64%，表明植物在胁迫环境下通过增强个体差异来维持适应性。研究还发现，种间性状变异与植物生物量呈负相关，反映了竞争等级结构的存在；而种内性状变异仅在干旱条件下与生物量负相关，说明其在环境胁迫中对植物表现的影响更为关键。

生态意义与展望

该研究首次在控制实验中系统揭示了植物空间分布与多样性的交互作用对性状变异的影响，并强调了环境条件在调节这些关系中的重要性。研究结果提示，在未来气候干化加剧的背景下，植物种内变异可能在维持群落功能中扮演更为关键的角色。

尽管本研究聚焦于叶片性状与生物量，作者也指出，未来研究应纳入更多器官（如根系）性状和更多物种，以全面揭示性状变异与生态系统功能之间的关系。

该论文第一作者兼通讯作者为Shekhar R. Biswas教授，李嘉琳（2020届毕业硕士研究生）、卓子晴（2021届硕士毕业研究生）、王珂（2023届在读硕士研究生）及华东师范大学阎恩荣教授为共同作者。华东师范大学为第一完成单位。

论文链接：
https://doi.org/10.1111/1365-2435.70230

来源：生态与环境科学学院