藏北高寒湿地沉水植物丝叶眼子菜物候对气候变化的响应及适应特征

Plant phenology is one of the most direct indicators for reflecting climate change and global warming on the regional and global scale due to its sensitivity to slight temperature variations. Thus, the impact of climate warming on the timing of plant phenophases has gained increasing attention on the correlation between the environment and the growth of most terrestrial plants and a few aquatic plants. However, impacts of climate change on the phenology of aquatic plants have not been identified so far on the Tibetan Plateau because of the harsh environment and data shortage. Since the phenology of aquatic plant is more sensitive than its terrestrial counterparts, the linkage between climate change and aquatic plants can be used to better reestablish the historical climate or predict the future climate scenarios. Te goal of this proposal is to investigate the phenological pattern of Potamogeton filiformis, a widely-distributed submerged macrophyte species in Northern Tibet, as well as its adaptation characteristics. To be conducted via in-situ observation and controlled simulation experiments, this study is to reveal how the aquatic plant responds to the alpine climate change via phenology, morphological plasticity and reproduction approaches, and to uncover the correlation mechanism between climate change and aquatic plant phenology. Hopefully, the conclusion of this study will shed some light on predicting the climate change in the alpine biosphere from the aquatic perspective.

植物物候是气候变化最为直观的表征之一。区域和全球尺度上的植物物候变化产生的级联效应对生态系统的发展至关重要。目前，有关物候的研究主要集中在陆生植物和极少数水生植物的生长繁殖与环境因子的关联方面，高寒湿地沉水植物的物候对气候变化响应和适应特征鲜有研究涉及。由于水生植物的生理生态过程对气候变化的响应更为敏感，因此研究高寒湿地沉水植物物候与气候变化之间的关系，可从水生生态学的角度揭示全球变化对高寒湿地生态系统的影响。本项目采用野外定位观察与野外、室内模拟试验相结合的手段，以高寒湿地沉水植物丝叶眼子菜为研究对象，研究丝叶眼子菜物候规律、形态适应特征及繁殖能力对气候变化的响应机制，揭示沉水植物的物候规律和气候参数之间关联机制，为反演和预测高寒湿地水生生态系统的变化提供较为直观的依据。

Morphological Adaptation & Reproductive Strategy of Submerged Macrophyte (Potamogeton filiformis) in Mountain Wetland along Elevation Gradient .摘要：植物物候是气候变化最为直观的表征之一。区域和全球尺度上的植物物候变化产生的级联效应对生态系统的发展至关重要。目前，有关物候的研究主要集中在陆生植物和极少数水生植物的生长繁殖与环境因子的关联方面，高寒湿地沉水植物的物候对气候变化响应和适应特征鲜有研究涉及。由于水生植物的生理生态过程对气候变化的响应更为敏感，因此研究高寒湿地沉水植物物候与气候变化之间的关系，可从水生生态学的角度揭示全球变化对高寒湿地生态系统的影响。. 在项目资助下，对西藏高寒湿地的空间分布、区系分布进行了调查，发现西藏湿地水源补给多样，其中地下水和冰雪融水是最重要的补给方式，在藏北羌塘高原，以地下河补给为主。西藏湿地种子植物区系地理成分复杂，兼有地带性和隐域性分布的特点，双子叶植物丰富度较高，而单子叶植物在多度上占优势。遥感解译结果表明：十年间西藏湿地面积增加了1413 km2。高寒湿地的景观指数变化率只有自身的1%以下，其面积和格局的变化主要受自然因素的影响。增温试验表明，昼夜温差大对植物的生物量促进明显，单纯的增温并不能显著提高植物的生物量和长度。白天温度较高，在强光下有利于光合速率的提高，为生长提供了充分的物质；夜温降低，可减少呼吸作用对有机物的消耗。同时，温度的升高导致结冰期的推迟，可以延长植物的生长期，但对植物的生殖生长形成抑制作用。以上研究成果，可以初步揭示沉水植物的物候规律和水温之间的关联机制，为反演和预测高寒湿地水生生态系统的变化提供较为直观的依据。同时，项目成果可谓西藏生态安全屏障保护工程优化布局提供参考。