東北地理所在野火釋放溫帶草原種子休眠方面取得進展
火，作為關鍵的生態(tài)與進化驅動因子，在塑造植物群落結構方面扮演著“雙刃劍”的角色。它既能燒毀植被，也能通過熱激和煙霧信號“喚醒”沉睡的種子，啟動生態(tài)系統(tǒng)的更新與演替。
全球“火易發(fā)生態(tài)系統(tǒng)”（Fire-prone ecosystem）中，約42%的物種會對熱或煙信號表現(xiàn)出積極的萌發(fā)響應。然而，在非典型的火易發(fā)生態(tài)系統(tǒng)如中國北方溫帶草原，植物種子萌發(fā)究竟如何響應火干擾？這一過程受何種因素調控？長期以來，相關研究多局限于少數(shù)物種或依賴宏觀數(shù)據(jù)的整合分析，缺乏基于特定生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)性實證研究。
針對上述問題，東北地理所科研人員以中國北方溫帶草地的80種常見植物為研究對象，模擬了野火發(fā)生時的煙和熱激信號。研究團隊采用貝葉斯系統(tǒng)發(fā)育混合效應模型，系統(tǒng)評估了煙、熱激及其交互作用對種子萌發(fā)的影響，揭示了植物繁殖性狀（Regenerative traits）在火驅動種群更新過程中的關鍵作用。
研究發(fā)現(xiàn)，供試的80個物種中，有24個物種的種子萌發(fā)受到火干擾信號的顯著促進，其中11個物種對熱激處理表現(xiàn)出顯著響應，13個物種對煙信號表現(xiàn)出顯著響應。然而，這些萌發(fā)響應并未表現(xiàn)出顯著的系統(tǒng)發(fā)育信號。研究進一步闡明，種子休眠類型與解除休眠所需的特定火干擾信號密切相關，且一年生與多年生物種在對火干擾信號的萌發(fā)響應上表現(xiàn)出顯著差異。以上結果表明，植物是否對火敏感，并不依賴于它們的親緣關系，而更多地取決于繁殖性狀。盡管整體萌發(fā)率的提高幅度有限，但物種及功能群對火干擾信號的差異性響應揭示了野火在重塑群落結構與組成中的潛在重要性。該研究為深入理解溫帶草原火后植被恢復機制提供了新的科學依據(jù)，也為草地生態(tài)系統(tǒng)的管理與恢復提供了理論支撐。
研究成果發(fā)表在植物學領域經(jīng)典期刊《Annals of Botany》上，第一作者為東北地理所博士研究生李紹陽，通訊作者為馬紅媛研究員。本研究得到國家自然科學基金聯(lián)合基金（U23A2004）、國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFF1300601）以及中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所創(chuàng)新團隊項目（2023CXTD02）的共同資助。
圖1 80個研究物種的系統(tǒng)發(fā)育關系及相對萌發(fā)率
圖2 煙信號（無煙vs.有煙）和高溫信號（無熱vs.有熱）組合下的萌發(fā)率及T50
論文鏈接：
Shaoyang Li, Hongyuan Ma, Yaxiao Li, Dandan Zhao, Yanmei Fu, Zhaoxia Jiang. Lifespan and dormancy type affect post-fire seed germination strategies: Evidence from a multispecies experiment in a temperate grassland, Annals of Botany, 2026;, mcag021, https://doi.org/10.1093/aob/mcag021.
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