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Nature子刊:武汉植物园在沉水植物多重元素的化学计量学研究中获进展

摘要 : 生态化学计量学是综合生物学、化学和物理学的基本原理,利用生态过程中多重化学元素的平衡关系,研究多重化学元素在生态系统过程中的耦合关系的一种综合方法,其核心问题是揭示生物体元素组成的差异对生态系统结构与功能的影响,是目前研究的热点问题。

 生态化学计量学是综合生物学、化学和物理学的基本原理,利用生态过程中多重化学元素的平衡关系,研究多重化学元素在生态系统过程中的耦合关系的一种综合方法,其核心问题是揭示生物体元素组成的差异对生态系统结构与功能的影响,是目前研究的热点问题。

植物生长至少需要16种元素,但目前的元素化学计量学研究基本上都是围绕着碳、氮、磷三大元素,严重缺乏对其他大量元素(钙、钾、镁、硫),必需的微量元素(铜、铁、锰、钼、镍、锌)以及生长有益元素(钠、硒、硅)的研究。基于此,中国科学院武汉植物园湿地生态学科组副研究员邢伟等在研究员刘贵华的指导下,以云南高原20个湖泊为研究对象,分析了湖泊中沉水植物及其周围环境(水和沉积物)中包括碳、氮、磷及上述13种元素的化学计量学特征、驱动因素及其化学计量内稳性。他们利用典范判别分析发现碳、氮、磷、硫元素在湖泊营养水平组是最有效的判别因子,表明湖泊营养水平主要影响沉水植物的大量元素组成和比例;钙、钾、硒元素在植物种类组是最有效的判别因子,表明植物种类主要影响大量元素和有益元素的组成和比例。他们的发现不仅扩展了多重化学元素在物种和地域尺度的化学计量学特征,而且还可为湖泊管理提供理论指导。

该研究得到国家自然科学基金(31370479)、国家水专项(2012ZX07103003, 2013ZX07102005)及中科院青促会(2011248)的资助。相关研究成果发表在Nature出版集团期刊Scientific Reports上。

云南高原20湖泊营养组判别分析图

云南高原20湖泊植物分类组判别分析图

原文链接:

Multielement stoichiometry of submerged macrophytes across Yunnan plateau lakes (China)

原文摘要:

Stoichiometric homeostasis of element composition is one of the central concepts of ecological stoichiometry. We analyzed concentrations of macroelements (C, N, P, Ca, K, Mg, S), microelements (Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn) and beneficial elements (Na, Se, Si) in submerged macrophytes, water and sediments across 20 Yunnan plateau lakes. We predicted that tissue element composition in submerged macrophytes is affected by lake trophic level and taxonomy, and submerged macrophytes have weak stoichiometric homeostasis for all above 16 elements. Canonical discriminant analyses successfully discriminated among trophic level groups and taxa groups. Of all the elements, C, N, P and S most effectively discriminated among trophic level groups across 20 lakes, revealing lake trophic level mostly affect tissue macroelement composition in submerged macrophytes; while Ca, K and Se most effectively discriminated among submerged macrophytes taxa groups, suggesting taxonomy mostly affect compositions of macroelements and beneficial elements in submerged macrophytes. In addition, the stoichiometric homeostatic coefficient of 1/HCa:C for all five taxa of submerged macrophytes were less than zero, suggesting submerged macrophytes in Yunnan plateau lakes have strong Ca stoichiometric homeostasis. Our findings, not only broaden the knowledge of multielement stoichiometric homeostasis, but also help to choose most appropriate lake management strategy.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

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