Phản ứng của phytolith trong Leymus chinensis đối với mô phỏng nồng độ CO2 toàn cầu tăng cao tại Đồng cỏ Songnen, Trung Quốc

Science China Press., Co. Ltd. - Tập 55 - Trang 3703-3708 - 2010
Yong Ge1, DongMei Jie1, JiXun Guo2, HongMei Liu1, LianXuan Shi2
1School of Urban and Environmental Science, Northeast Normal University, Changchun, China
2Key Laboratory of Vegetation Ecology, Ministry of Education Grassland Research Institute, School of Life Science, Northeast Normal University, Changchun, China

Tóm tắt

Việc đo lường phản ứng của các hệ sinh thái trên cạn đối với nồng độ CO2 tăng cao là rất quan trọng để hiểu được những ảnh hưởng của biến đổi toàn cầu. Trong nghiên cứu này, các buồng mở (OTC) đã được sử dụng để mô phỏng nồng độ CO2 tăng cao tại Đồng cỏ Songnen. Đồng thời, phytolith trong Leymus chinensis cũng đã được chiết xuất để nghiên cứu mối quan hệ giữa phytolith và nồng độ CO2. Kết quả cho thấy phytolith rondel rất phong phú trong Leymus chinensis, trong khi phytolith trapeziform polylobate thì hiếm. Khi sản xuất phytolith tăng lên, phytolith rondel trở nên lớn hơn và tỉ lệ của các loại phytolith khác nhau thay đổi dưới nồng độ CO2 cao. Các loại này bao gồm phytolith rỗng dài, tế bào sợi nhọn, hình vuông và lớp tách và chỉ được quan sát thấy trong các mẫu được trồng dưới nồng độ CO2 cao. Tất cả các chứng cứ này cho thấy phytolith trong Leymus chinensis nhạy cảm với nồng độ CO2, đồng thời cho thấy rằng phân tích phytolith có thể có tiềm năng ứng dụng trong nghiên cứu biến đổi toàn cầu, xác định các loại hình sinh thái khác nhau của Leymus chinensis và để tái tạo lại nồng độ CO2 khí quyển cổ đại.

Từ khóa

#phytolith #Leymus chinensis #nồng độ CO2 #biến đổi toàn cầu #đồng cỏ Songnen

Tài liệu tham khảo

Etheridge D M, Steel L P, Langenfelds R L, et al. Natural and anthropogenic changes in atmospheric CO2 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn. J Geophys Res, 1996, 101: 4115–4128 Keeling C D, Whorf T P. Atmospheric CO2 records from the sites in the SIO air sampling network. In: Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, TN IPCC. Climate Change 2001: The Scientific Basis. Cambridge: Cambridge University Press, 2001 Gao S H, Guo J P. Initial study into the CO2 concentration and soil moisture effects on the photosynthesis impact mechanism of Leymus chinensis (in Chinese). Acta Prat Sin, 2004, 21: 23–26 Gao L M, Huang Y X, Lin S H. Effects of doubled CO2 concentration on the phenology and growth of Leymus chinensis (in Chinese). Environ Sci, 1999, 20: 25–29 Wang L, Yang Y F, Sun W, et al. Photosynthetic physiological response of two ecotypes of Leymus chinensis to the double concentration of CO2 (in Chinese). Acta Agr Sin, 2003, 11: 52–57 Sala O E, Chapin F S, Armesto J J, et al. Global biodiversity scenarios for the year 2100. Science, 2000, 287: 1770–1774 Schroter D, Cramer W, Leemans R, et al. Ecosystem service supply and vulnerability to global change in Europe. Science, 2005, 310: 1333–1337 Poorter H, Navas M L. Plant growth and competition at elevated CO2: On winners, losers and functional groups. New Phytol, 2003, 157: 175–198 Bradley K L, Pregitzer K S. Ecosystem assembly and terrestrial carbon balance under elevated CO2. Trends Eco Evo, 2007, 22: 538–547 Wang Y J, Lu H Y. Phytolith Study and Its Application (in Chinese). Beijing: China Ocean Press, 1993 Qin Y, Yao Z Q, Wei G F, et al. Determining the foundry area of bronze vessels from Jiuliandun tombs based on phytolith analysis of casting core residue (in Chinese). J Univ Sci Technol China, 2008, 38: 326–330 Zhang Y L, Zhang M B, Song J. Development of ancestors’ cultivation revealed in phytolith assemblages from Guangfulin relics. Chinese Sci Bull, 2003, 48: 287–290 Jin G Y, Yan S D, Udatsu T, et al. Neolithic rice paddy from the Zhaojiazhuang site, Shandong, China. Chinese Sci Bull, 2007, 52: 3376–3384 Piperno D R. Phytolith Analysis: An Archaeological and Geological Perspective. San Diego: Academic Press, 1988 Horrocks M, Deng Y, Ogden J, et al. A reconstruction of the history of a Holocene sand dune on Great Barrier Island, northern New Zealand, using pollen and Phytolith analyses. J Biogeogr, 2000, 27: 1269–1277 Kondo R, Childs C, Atkinson L. Opal Phytoliths of New Zealand. Lincoln: Manaaki Whenua Press, 1994 Huang F, Lisa K, Xiong S F, et al. Holocene grassland vegetation, climate and human impact in central eastern Inner Mongolia. Sci China Ser D-Earth Sci, 2005, 48: 1025–1039 Bremond L, Alexander A, Véla E, et al. Advantages and disadvantages of Phytoliths analysis for the reconstruction of Mediterranean vegetation: An assessment based on modern Phytolith, pollen, and botanical data (Luberon, France). Rev Palaeobot Palynol, 2004, 129: 213–228 Fredlund G G, Tieszen L T. Modern Phytolith assemblages from the North American Great Plains. J Biogeogr, 1994, 21: 321–335 Fredlund G G, Tieszen L T. Phytolith and carbon isotope evidence for late Quaternary vegetation and climate change in the southern Black Hills, South Dakota. Quat Res, 1997, 47: 206–217 Guiot J, Harrison S P, Prentice I C. Reconstruction of Holocene precipitation patterns in Europe using pollen and lake-level data. Quat Res, 1993, 40: 139–149 Iriarte J, Paz E A. Phytolith analysis of selected native plants and modern soils from southeastern Uruguay and its implications for paleoenvironmental and archeological reconstruction. Quat Int, 2009, 193: 99–123 Lu H Y, Wu N Q, Liu D S, et al. Seasonal climatic variation recorded by phytolith assemblages from the Baoji loess sequence in central China over the last 150000 a. Sci China Ser D-Earth Sci, 1996, 39: 629–639 Birks H J B. Numerical tools in palaeolimnology: Progress, potentialities, and problems. J Paleolimnol, 1998, 20: 307–332 Lu H Y, Wu N Q, Yang X D, et al. Phytoliths as quantitative indicators for the reconstruction of past environmental conditions in China I: Phytolith-based transfer function. Quat Sci Rev, 2006, 25: 945–959 Lu H Y, Wu N Q, Yang X D, et al. Phytoliths as quantitative indicators for the reconstruction of past environmental conditions in China II: Palaeoenvironmental reconstruction in the Loess Plateau. Quat Sci Rev, 2007, 26: 759–772 Prebble M, Schallenberg M, Carter J, et al. An analysis of Phytolith assemblages for the quantitative reconstruction of late Quaternary environments of the Lower Taieri Plain, Otago, South Island, Zealand I. Modern assemblages and transfer function. J Paleolimnol, 2002, 27: 393–413 Prebble M, Schallenberg M, Carter J, et al. An analysis of Phytolith assemblages for the quantitative reconstruction of late Quaternary environments of the Lower Taieri Plain, Otago, South Island, Zealand II. Paleoenvironmental reconstruction. J Paleolimnol, 2002, 27: 415–427 Carter J A. Atmospheric carbon isotope signatures in phytolith-occluded carbon. Quant Int, 2009, 193: 20–29 Maddlla M, Alexander A, Ball T. International code for Phytolith nomenclature 1.0. Ann Bot, 2005, 96: 253–260 Piperno D R. Phytoliths: A Comprehensive Guide for Archaeologists and Paleoecologists. New York: Altamira Press, 2006. 24–27 Twiss P C, Suess E, Smith R M. Morphological classification of grass phytoliths. Soil Sci Soc Amer J, 1969, 33: 109–115 Huang F, Lisa K, Huang F B. Diagnostic phytoliths from Inner Mongolia grassland (in Chinese). Acta Palaeontol Sin, 2004, 43: 246–253 Han M, Ji C J, Zuo W Y, et al. Interactive effects of elevated CO2 and temperature on the leaf anatomical characteristics of eleven species. Acta Ecol Sin, 2006, 26: 326–333 Yang S T, Li Y F, Hu Y X, et al. Effect of CO2 concentration doubling on the leaf morphology and structure of 10 species in Gramineae. Acta Bot Sin, 1997, 39: 859–866