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GCB:變暖可增強昆蟲與寄主樹木間的物候同步性
2020-01-15      
  蟲害是影響森林生態系統結構與功能的重要幹擾因子之一,而昆蟲與其寄主樹種的物候關系往往決定了蟲害的嚴重程度。在昆蟲與寄主樹種的物候高度同步的年份,爆發森林蟲災的風險增加。爲了減少蟲害的影響,樹木進化出一種防禦策略:在被昆蟲啃食後,會在下一年提前萌芽,增加昆蟲發育和樹木萌芽之間的時間間隔,降低與昆蟲的物候同步性,減少昆蟲破壞葉芽。然而,大量研究指出,氣候變暖會導致植物春季物候的提前。這將如何影響昆蟲與寄主植物間的物候關系,目前仍不清楚。
  近期,中國科學院高寒生态重点实验室、hb体育生态格局与过程团队、中國科學院青藏高原地球科学卓越创新中心梁尔源研究员课题组与加拿大魁北克大学合作,通过控制实验的方式测定了不同温度下(12°C,17°C和22°C)云杉卷叶蛾(Choristoneura fumiferana)幼虫的发育节律及其主要寄主香脂冷杉(Abies balsamea)、黑云杉(Picea mariana)和白云杉(Picea glauca)的幼苗萌芽物候,以探讨升温对昆虫与寄主树木物候关系的影响。结果显示:在12°C時,受啃食組幼苗較對照組早萌芽6-24天(圖1),從而使葉芽發育與雲杉卷葉蛾幼蟲覓食之間有了18-22天的較長時間間隔。而當溫度升高到17°C和22°C時,受啃食組幼苗較對照組僅早萌芽了3-7天,此時幼苗萌芽與幼蟲覓食的間隔僅爲2-9天和0-6天(圖2)。這一研究結果表明,氣候變暖會減弱受啃食樹木的物候調節能力,從而導致其與昆蟲幼蟲間的物候趨于同步,加劇了葉芽的蟲食損傷,影響森林生態系統的功能。在未來氣候變暖的條件下,這一物候趨同的現象會增加蟲害發生的風險,從而破壞森林生態系統與昆蟲群落間營養關系和能量流動的平衡狀態。
  该研究成果近期以“Warming counteracts defoliation-induced mismatch by increasing herbivore-plant phenological synchrony”为题发表于Global Change Biology杂志,博士后任平为第一作者和通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金等项目资助。
  文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.14991
图1  温度为12°C, 17°C 和22°C时,对照组(黑色)与受啃食组(红色)白云杉、黑云杉、香脂冷杉幼苗的萌芽物候。萌芽的六个阶段分别对应:(1)开芽(2)伸长芽(3)膨大芽(4)透明芽(5)分化芽(6)抽枝
图2  温度为12°C、 17°C 和22°C时, 寄主树木(以香脂冷杉为例)对照与受啃食组幼苗(萌芽3-6阶段)以及云杉卷叶蛾幼虫急需觅食(幼虫4-6阶段)的时间分布情况
 
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