云南地区有刺植物的分布及生态特征

Plant functional traits can be used to explain the present distributions of plant communities and ecosystems, and how these will respond to climate change and human-driven processes. The worldwide diversity of plant functional traits is due both to environmental resource variation and selection under pressure from herbivory, yet we have a weak understanding of how herbivory and resources interact to determine plant biogeographic patterns. Spinescence is an unequivocal defence against mammal herbivores. It is widely distributed across continents and shows strong environmental bias in its distribution. It is also highly diverse in form, and different types of spinescence appear to dominate different environments. Therefore it represents a fundamental response by plants to the combined environmental pressures of herbivory and environmental resource availability. In this project we will explore the (1) functional trait diversity, (2) geographical distribution, and (3) community ecology, of spinescence in Yunnan Province, China. Yunnan provides an excellent location for addressing questions regarding the distribution and ecology of spinescence because of its highly diverse climates and landscapes and because of the diverse forms of spinescence found across its landscapes. This project is the first time that environmental data will be integrated with a mechanistic understanding of different plant defence strategies to explain the distribution and ecological significance of a broad defence syndrome. It will contribute to a foundation for a general theory of plant defence and to our understanding of plant responses to future environmental change.

通过对植物功能性状的研究可以揭示植物的分布格局及其将如何响应气候变化和人类活动引起的变化。植物功能性状在全球范围的分布格局取决于环境资源和植食动物的双重压力，但是对于这些压力是如何通过对特定性状的选择来影响现有植物的分布地理模式，我们知之甚少。刺是植物针对植食哺乳动物的防御措施。有刺植物在全球陆地生态系统中广泛分布，其防御的功能性状（刺）高度多样化，具有显著的地域分布差异。因此刺是植物对植食动物和环境资源双重选择压力的一种基本反应。本项目将重点研究云南地区有刺植物的功能性状、地理分布及生态特征。由于云南地区具有高度多样化的气候和地理景观，分布有高度多样化的有刺植物，因此是研究有刺植物分布和生态特征的绝佳地点。该研究将首次整合环境数据和不同植物防御策略来解释（刺）这一广泛防御综合征的分布范围和生态学意义。研究结果将有助于植物防御通用理论的提出以及更好地理解植物对未来环境变化的反应。

植物功能性状可用于解释植物群落和生态系统的现有分布以及如何应对气候变化和人类活动引起的干扰的研究。刺是植物针对哺乳食草动物的一种防御措施，是植物对食草动物和环境资源可用性的综合环境压力的基本反映。刺是由不同的植物器官进化而成，因此刺有不同的类型和防御功能以及防御有效性。1）云南有刺植物的地理分布2）功能多样性和3）群落生态学。.（1）应用物种分布模型对既有有刺植物又有无刺植物的5个科物种进行分布建模，结果表明云南地区的有刺植物多分布在干旱但肥沃的地区。但是刺类型不同，分布也不同，茎刺植物分布在干旱炎热地区，叶刺更多分布在较冷的干旱地区，皮刺则多分布在湿润的季节性较小的地区。土壤参数在GIS系统中解释变量比例较少，可能是因为所选的栅格（10x10km）较大，而土壤性质可能在小范围内也发生变化。同一科的有刺植物和无刺植物的土壤营养的操控实验表明其对氮素的含量反应不同。.（2）温室实验结果表明有刺植物的功能多样性不同于无刺植物。有刺植物的个体发育随着环境因子的变化而变化，特别是降水量和植被密度。所有实验植物可以分为三个主要类群，即高质量（有刺）的物理防御、低营养质量防御（无刺）和快速生长的低防御（有刺和无刺植物的混合），这与已知的研究结果一致。植物的刺分为茎刺、叶刺、树干刺和皮刺，每种都具有不同的形态和生理特征。.（3）在使用已有野外样地数据过程中，我们也考虑了由云南各地差异造成的刺的类型差异。结果与物种分布模型（SDM）模型一致，在干旱和肥沃的条件下，有刺植物丰富度增加。但土壤肥力在SDM模型中更为重要，这可能部分反映了已有的采样多集中在云南干旱地区。