生境片段化是生物多樣性喪失的主因之一，它改變植物群落物種組成和多樣性的同時，也會造成植物種內性狀特征發(fā)生變化。但這種種內性狀變異是否進一步改變片段化生境中的其它生態(tài)過程，從而導致生境片段化對生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響，仍有待進一步研究。

浙江大學生命科學學院于明堅教授團隊于2024年2月14日在Ecology上發(fā)表了題為“Intraspecific leaf trait variation mediates edge effects on litter decomposition rate in fragmented forests”的研究論文。課題組以千島湖庫區(qū)片段化生境中常見植物短尾越橘（Vaccinium carlesii）為研究對象，于千島湖11個陸橋島嶼開展葉片分解實驗（圖1），探究片段化生境中植物葉片種內性狀特征的空間格局，并利用結構方程模型解析由生境片段化驅動的種內性狀變異與局域環(huán)境改變對葉片分解速率的相對影響大小。

圖1 葉片分解實驗設計示意圖

研究結果表明，由于生境片段化造成的邊緣效應，島嶼邊緣的林冠郁閉度下降，從而驅使島嶼邊緣短尾越橘種內葉片性狀特征發(fā)生改變，即生長在島嶼邊緣的植物個體葉片比葉面積更低，葉片干物質含量更高（圖2）。這種由于邊緣效應造成的種內性狀變異進一步造成葉片分解速率下降（圖3）。重要的是，種內性狀變異對葉片分解速率的影響大于由于邊緣效應與生境喪失造成的局域環(huán)境改變對葉片分解速率的影響。該研究結果首次量化了片段化生境中種內性狀變異與局域環(huán)境變化對葉片分解速率影響的相對作用強度。

圖2 用結構方程模型解析生境片段化影響種內性狀變異與葉片分解速率的驅動機制

 圖3 邊緣效應驅動的林冠郁閉度增加導致短尾越橘比葉面積下降，進一步造成葉片分解速率下降

本研究表明，植物通過種內性狀變異對環(huán)境產(chǎn)生的響應可以進一步影響生態(tài)系統(tǒng)功能，即物種水平基于功能性狀的“響應-影響”理論框架仍適用于個體水平。因此，在探究全球變化背景下生態(tài)系統(tǒng)功能變化格局的研究中，需要考慮種內性狀變異的影響。上述研究成果對于森林生態(tài)系統(tǒng)功能的評估與森林科學管理政策的制定具有重要指導意義。

本研究是千島湖關于種內性狀變異相關工作的延續(xù)。在前期與西澳大學、澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究院等開展的合作研究中，發(fā)現(xiàn)生境片段化不僅導致植物群落種間性狀特征發(fā)生改變，也造成了顯著的種內性狀特征變化；生境片段化通過改變森林內部的非生物環(huán)境和植食作用，在短期內影響植物幼苗的種內性狀特征變化格局。相關研究成果已在Ecography和Ecology and Evolution發(fā)表。

浙江大學生命科學學院為論文第一作者和通訊作者單位，于明堅教授為該論文的通訊作者，原浙江大學生命科學學院求是生物科學班本科生、西澳大學博士研究生鄭詩璐（已畢業(yè)，于明堅教授為合作導師，現(xiàn)為復旦大學生命科學學院博士后）為第一作者，西澳大學Raphael Didham教授和澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究院Bruce Webber博士作為共同作者參與了此項工作。該研究得到了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金等項目的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/ecy.4260