科学家在生态系统呼吸热适应性研究中取得新进展

 

中国科学院地理科学与资源研究所研究员牛书丽团队与合作者分析了全球通量观测网络（FLUXNET）212 个站点的 ER 温度响应曲线，揭示了生态系统呼吸广泛存在的最适温及其热适应性现象。相关研究成果发表于《自然生态与进化》。

生态系统呼吸（ER）是生物圈与大气之间最大的碳通量之一。了解ER的温度响应对于预测气候变化—碳循环反馈关系至关重要。目前学界对ER温度响应的了解非常有限，部分原因在于ER是自养和异养呼吸复杂过程的总和，受到许多混杂因素的影响。越来越多的研究表明，叶片呼吸作用在最适温度下达到峰值，然后在较高温度下急剧下降。此外，呼吸酶的热力学特性、呼吸底物供应短缺以及微生物生长的热适应性都可能导致高温下自养和异养呼吸的下降。这些机制可能导致生态系统呼吸出现最适温而非传统认为的随温度升高一直呈指数上升的响应趋势。  

为了验证该假设，研究人员分析了全球FLUXNET 212 个站点的ER温度响应曲线。结果表明，其中183个站点的ER温度响应曲线呈抛物线型，ER的最适温在全球不同生物群落中广泛存在。在15 个生物和非生物变量中，生态系统呼吸最适温主要与总初级生产力的最适温度和年最高日温有关。此外，在不同站点和不同植被类型之间，生态系统呼吸最适温随最高日温的增加线性升高，这表明其具有热适应性。他们发现，生态系统呼吸最适温的热适应程度与总初级生产力最适温的适应程度呈显著的正相关关系。

该研究首次揭示了生态系统呼吸广泛存在的最适温及其热适应性现象，打破了对生态系统呼吸温度响应形式的传统认知。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41559-023-02121-w