Sự phối hợp chức năng giữa các tính chất thủy lực của cành và các đặc điểm chức năng của lá trong rừng miombo: Những tác động đến quản lý căng thẳng nước và sự ưu tiên sinh cảnh của loài

Springer Science and Business Media LLC - Tập 34 - Trang 1701-1710 - 2012
Royd Vinya1,2, Yadvinder Malhi2, Nick Brown3, Joshua B. Fisher2
1School of Natural Resources, Copperbelt University, Kitwe, Zambia
2Environmental Change Institute, School of Geography and the Environment, University of Oxford, Oxford, UK
3Plant Sciences Department, University of Oxford, Oxford, UK

Tóm tắt

Chúng tôi đã điều tra sự phối hợp chức năng giữa các tính chất thủy lực của cành và các đặc điểm chức năng của lá ở chín loài cây tán rừng miombo khác nhau về sở thích môi trường sống và sinh thái học. Cụ thể, chúng tôi đặt ra câu hỏi: liệu các tính chất thủy lực của cành có được phối hợp với các đặc điểm chức năng của lá liên quan đến khả năng chịu hạn của cây trồng trong các rừng nhiệt đới khô mùa theo mùa hay không, và những điều này có tác động gì đến sở thích môi trường sống của các loài? Các tính chất thủy lực được điều tra trong nghiên cứu này bao gồm độ dẫn thủy lực khu vực riêng của thân (K S), giá trị Huber (H v), và độ nhạy cảm với sự hình thành khe hở của xylem (Ψ50). Các đặc điểm chức năng của lá được đo bao gồm diện tích lá riêng (SLA), hàm lượng chất khô của lá (LDMC), và diện tích lá trung bình (MLA). Các loài tổng quát thể hiện khả năng kháng lại sự hình thành khe hở (Ψ50) và SLA cao hơn đáng kể (P < 0.05), nhưng có độ dẫn thủy lực khu vực riêng của gỗ (K S), độ dẫn thủy lực lá (K L), MLA, và LDMC thấp hơn so với các loài chuyên biệt về độ ẩm. Mặc dù MLA không có mối tương quan với Ψ50, chúng tôi đã phát hiện các mối tương quan tích cực và tiêu cực có ý nghĩa (P < 0.05) giữa các tính chất thủy lực của cây và các đặc điểm chức năng của lá có liên quan đến khả năng chịu hạn của cây, cho thấy rằng những tương tác giữa thủy lực cành và các đặc điểm chức năng của lá liên quan đến khả năng chịu hạn của cây có thể ảnh hưởng đến sự ưu thích sinh cảnh của các loài cây trong hệ sinh thái hạn chế nước.

Từ khóa

#thuỷ lực cành #đặc điểm chức năng của lá #khả năng chịu hạn #rừng miombo #ưu tiên sinh cảnh

Tài liệu tham khảo

Ackerly DD, Knight CA, Weiss SB, Barton K, Starmer KP (2002) Leaf size, specific leaf area and microhabitat distribution of chaparral woody plants: contrasting patterns in species level and community level analyses. Oecologia 130:449–457 Brodribb T, Hill RS (1999) The importance of xylem constraints in the distribution of conifer species. New Phytol 143:365–372 Brodribb JT, Holbrook NM, Gutierrez MV (2002) Hydraulic and photosynthetic co-ordination in seasonally dry tropical forest trees. Plant Cell Environ 25:35–44 Canham AC, Froend RH, Stock WD (2009) Water stress vulnerability of four Banksia species in contrasting ecohydrological habitats on the Gnangara Mound, Western Australia. Plant Cell Environ 32:64–72 Chidumayo EN (1987) Species structure in Zambian miombo woodland. J Appl Ecol 3:109–118 Cochard H, Cruiziat P, Tyree MT (1992) Use of positive pressure to establish vulnerability curves. Plant Physiol 100:205–209 Eamus D, Myers B, Duff G, Williams R (1999) A cost–benefit analysis of leaves of eight Australian savanna tree species of differing leaf lifespan. Photosynthetica 36:575–586 Engelbrecht BMJ, Velez V, Tyree MT (2000) Hydraulic conductance of two co-occuring neotropical understorey shrubs with different habitat preferences. Ann For Sci 57:201–208 Fonseca CR, Overton JM, Collins B, Westoby M (2000) Shifts in trait-combination along rainfall and phosphorus gradients. J Appl Ecol 88:964–977 Frost P. (1996) The ecology of miombo woodlands. In: Campbell B (ed) The miombo in transition: woodlands and welfare in Africa. CIFOR, Bogor, pp 11–57 Garnier E, Shipley B, Roumet C, Laurent G (2001) A standardized protocol for the determination of specific leaf area and dry matter content. Funct Ecol 15:688–695 Groom PK, Lamont BB (1997) Xerophytic implications of increased sclerophylly: interactions with water and light in Hakea psilorrhyncha seedlings. New Phytol 136:231–237 Hofmann WA, Franco AC (2003) Comparative growth 378 analysis of tropical forest and savanna woody plants using phylogenetically independent contrasts. J Ecol 91:475–484 Hopkins W, Hüner PAN (2009) Introduction to plant physiology. Wiley, New Jersey, p 503 Hubbard RM, Ryan MG, Stiller V, Sperry JS (2001) Stomatal conductance and photosynthesis vary linearly with plant hydraulic conductance in ponderosa pine. Plant Cell Environ 24:113–121 IPCC (2007) Climate Change 2007: Impacts, adaptation and vulnerability. Contribution of working group II to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press, Cambridge Kikuzawa K (1995) The basis for variation in leaf longevity of plants. Vegetatio 121:89–100 Kolb KJ, Sperry JS, Lamont BB (1996) A method for measuring xylem hydraulic conductance and embolism in entire root and shoot systems. J Exp Bot 47:1805–1810 Kursar TA, Engelbrecht BMJ, Burke A, Tyree MT, EI Omari B, Giraldo JP (2009) Tolerance to low leaf water status of tropical tree seedlings is related to drought performance and distribution. Funct Ecol 23:93–102 Lamont BB, Groom PK, Cowling RM (2002) High leaf mass per area of related species assemblages may reflect low rainfall and carbon isotope discrimination rather than low phosphorus and nitrogen concentrations. Funct Ecol 16:403–412 Lopez O, Kursar TA, Cochard H, Tyree MT (2005) Interspecific variation in xylem vulnerability to cavitation among tropical tree and shrub species. Tree Physiol 25:1553–1562 Malaisse F (1978) The Miombo Ecosystem. In: UNESCO (ed) Tropical forest ecosystems: a state-of-knowledge report prepared by UNESCO/UNEP/FAO. UNESCO, Paris, pp 589–606 Mencuccini M (2003) The ecological significance of long-distance water transport: short term regulation, long-term acclimation and the hydraulic costs of stature across plant life forms. Plant Cell Environ 26:163–182 Murphy PG, Lugo AE (1986) Ecology of tropical dry forest. Ann Rev Ecol Syst 17:67–88 Niinemets U (2001) Global-scale climatic controls of leaf dry mass per area, density, and thickness in trees and shrubs. Ecology 82:453–469 Oertli JJ, Lips SH, Agami M (1990) The strength of sclerophyllous cells to resist collapse due to negative turgor pressure. Acta Oecol 11:281–289 Pammenter NW, Van der Willigen C (1998) A mathematical and statistical analysis of the curves illustrating vulnerability to xylem to cavitation. Tree Physiol 18:589–593 Parkhurst FD, Loucks OL (1972) Optimal leaf size in relation to environment. J Ecol 60:505–537 Patino S, Tyree MT, Herre EA (1995) Comparison of hydraulic architecture of woody plants of differing phylogeny and growth form with special reference to free standing and hemi-epiphytic Ficus species from Panama. New Phytol 129:125–134 Pockman WT, Sperry JS (2000) Vulnerability to xylem cavitation and the distribution of Sonoran desert vegetation. Am J Bot 87:1287–1299 Reich PB, Walters MB, Ellsworth DS (1997) From tropics to tundra: global convergence in plant functioning. Proc Natl Acad Sci USA 94:13730–13734 Sabrado MA (1991) Cost–benefit relationships in deciduous and evergreen leaves of tropical dry forest species. Funct Ecol 5:608–616 Sellin A, Kupper P (2006) Spatial variation in sapwood area ratio and specific leaf area within a crown of silver birch. Trees 20:311–319 Smith P, Allen Q (2004) Field guide to trees and shrubs of the miombo woodlands. Royal Botanical Gardens Kew, London Sperry JS, Donnelly JR, Tyree MT (1988) A method for measuring hydraulic conductivity and embolism in xylem. Plant Cell Environ 11:35–40 Tyree MT, Zimmermann MH (2002) Xylem structure and the ascent of sap, 2nd edn. Springer, Berlin Van der Willigen C, Sherwin HW, Pammenter NW (2000) Xylem hydraulic characteristics of subtropical trees from contrasting habitats grown under identical environmental conditions. New Phytol 145:51–59 Villar R, Merino J (2001) Comparison of leaf construction costs in woody species with differing leaf life-spans in contrasting ecosystems. New Phytol 151:213–226 Westoby M (1998) A leaf–height–seed (LHS) plant ecology strategy scheme. Plant Soil 199:213–227 Westoby M, Wright IJ (2003) The leaf size–twig size spectrum and its relationship to other important spectra of variation among species. Oecologia 135:621–628 White F (1983) The vegetation of Africa: a descriptive memoir to accompany the Unesco/AETFAT/UNSO vegetation map of Africa. UNESCO, Paris Williams K, Field CB, Mooney HA (1989) Relationships among leaf construction cost, leaf longevity, and light environment in rain forest plants of the genus Piper. Am Nat 133:198–211 Wilson PJ, Thompson K, Hodgson JG (1999) Specific leaf area and leaf dry matter content as alternative predictors of plant strategies. New Phytol 143:155–162 Wright IJ, Westoby M, Reich PB (2002) Convergence towards higher leaf mass per area in dry and nutrient-poor habitats has different consequences for leaf life span. J Ecol 90:534–543 Zar JH (2010) Biostatistical analysis, 5th edn. Pearson Education International, London Zimmermann U (1978) Physics of turgor- and osmoregulation. Ann Rev Plant Physiol 29:121–148 Zimmermann MH (1983) Xylem structure and the ascent of sap. Springer-Verlag, Berlin