二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响

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大气二氧化碳浓度增加对植物生长和光合作用的影响

大气二氧化碳浓度增加对植物生长和光合作用的影响

大气二氧化碳浓度增加对植物生长和光合作用的影响二氧化碳是在地球大气中常见的一种气体,其浓度直接决定着全球气候的变化趋势。

然而,我们也知道,二氧化碳还是植物生长过程所必需的一种元素。

在此基础上,本文将探讨大气二氧化碳浓度对植物生长和光合作用的影响。

一、二氧化碳浓度对植物生长的影响植物的生长过程需要二氧化碳参与光合作用,在二氧化碳浓度较低时,植物的生长速度也会相应减缓。

据研究表明,当前大气中二氧化碳浓度达到了419ppm(每百万分之四百一十九),而在过去一百年里,该数值已经增加了约120ppm,这意味着植物如今可以从大气中获得更多的二氧化碳,加速生长的速度。

具体而言,二氧化碳的浓度升高使得植物的光合作用更加有效,它们在同样的时间内可以制造出更多的有机物,从而提高整个生长过程的效率。

二、光合作用对二氧化碳浓度的依赖性除了影响植物生长的速度外,二氧化碳浓度的变化也会影响到其光合作用的效率。

光合作用是植物生长过程中最为关键的环节,它通过光能量将水和二氧化碳转化成为氧气和有机物,同时为植物提供能量。

然而,光合作用对二氧化碳浓度上升的适应能力却存在一定的限度。

研究表明,虽然二氧化碳的增加对光合作用有刺激作用,但当其浓度超过1000ppm时,植物对它们的吸收却降低了。

此时二氧化碳施肥并不能带来更高的收益,反而会对大气质量产生负面影响。

三、二氧化碳浓度上升对植物生态系统的全面影响最后,二氧化碳浓度提高对植物系统产生的影响并非局限于生长速度和光合作用效率方面。

它还会引发诸如土壤质量下降、水分利用率降低、气候变化、生物多样性下降等等诸多问题。

这些问题不仅会对单一植物产生影响,还会引发一整个生态系统的变化。

总而言之,虽然当前大气中的二氧化碳浓度上升可以带来一定的植物生长速度提高,但其对光合作用的依赖性也存在限度,并且其上升同时也会对植物生态系统产生广泛但负面的影响。

在未来的环境保护与气候调控工作中,需要更加重视大气中二氧化碳浓度的变化以及其对于地球生态系统的影响,探求合理的综合应对策略。

大气CO2浓度升高对植物生理生态过程的影响

大气CO2浓度升高对植物生理生态过程的影响

大气CO2浓度升高对植物生理生态过程的影响随着人类工业化进程的不断加速,大气中CO2的浓度不断升高,这对植物的生理生态过程造成了一定的影响。

本文将从植物的呼吸、光合作用、水分利用和逆境响应四个方面介绍大气CO2浓度升高对植物的影响。

一、大气CO2浓度升高对植物呼吸的影响CO2是植物进行呼吸的原料,大气CO2浓度升高会增加植物可得到的CO2浓度,因此植物的呼吸也会随之增强。

同时,大气中温度的升高也会导致植物呼吸加快。

呼吸增加会消耗更多的能量,导致植物生长速度减缓,但同时也可以提高植物对环境的适应能力。

二、大气CO2浓度升高对植物光合作用的影响大气CO2浓度升高可以促进植物光合作用的进行,提高光合作用速率。

在一定程度上,这些增加的CO2会抵消一些热量,减少光合作用过程中的蒸腾量。

因此,植物的水分利用效率也会得到提高。

同时,由于光合作用产生的碳水化合物量大幅增加,植物的生物量和生长速度也会增加。

三、大气CO2浓度升高影响植物水分利用的方式植物叶片的气孔是进行气体交换、水分利用的主要通道。

由于大气CO2浓度的增加,植物可能降低气孔通量来减少水分蒸发,提高水分利用效率。

这种变化会导致植物的含水率上升,使得植物对干旱等水分限制的适应能力得到提高。

然而,产生这类变化的代价是降低CO2的吸收速率,因此植物的生长速度仍然可能下降。

四、大气CO2浓度升高影响植物逆境响应植物生长环境的改变可能会引起逆境响应。

研究表明,大气CO2浓度升高可能使一些植物逆境响应能力提高,特别是在干旱、指数和高温等环境下。

这种逆境响应能力提高与植物内部的一系列生理变化有关。

然而,植物也可能会出现逆境响应能力下降的情况,比如在土壤盐度过高时。

总体而言,大气CO2浓度升高对植物逆境响应的影响是相对复杂的。

结论:大气CO2浓度升高对植物生理生态过程的影响是复杂的,取决于植物自身的特性以及环境的变化。

一方面,大气CO2浓度升高会促进光合作用和提高水分利用效率,从而增强植物的适应能力和生长速度;但另一方面,它也会消耗更多的能量,降低植物生长速度。

二氧化碳浓度升高对植物生长的影响研究

二氧化碳浓度升高对植物生长的影响研究

二氧化碳浓度升高对植物生长的影响研究近年来,二氧化碳浓度的快速增长成为了全球气候变化的重要信号,其影响波及经济、环境、社会等多个领域。

其中,二氧化碳浓度的上升也在影响着植物生长和发育。

本文将就二氧化碳浓度升高对植物生长的影响进行探讨。

一、二氧化碳浓度上升对植物生长影响的研究首先,科学家们对于二氧化碳浓度上升对于植物生长的长期研究表明:一定程度的二氧化碳浓度升高对植物生长的促进作用是存在的。

从CO2的浓度历史数据中可以发现,在一定程度上,二氧化碳的增加可促进植物的生长,从而产生更多的有机物质。

二、二氧化碳浓度上升与全球的植物生长另外,科学家们还通过更深入的研究,发现在一定程度上,二氧化碳浓度的上升也对全球的植物生长产生了影响。

科学家们进行了一个长期的实验,发现:在过去的几十年中,全球的植物群落增加了大约30%的绿色覆盖面积,这是因为把植物暴露在高浓度二氧化碳环境下时,它们可以吸收更多的CO2,使其变成“浓缩的食品”,随后生长和繁殖。

因此,二氧化碳浓度的上升对于植物生长的影响是客观存在的。

三、二氧化碳浓度上升对植物品质的影响除了对植物数量的影响外,二氧化碳浓度的升高还会对植物质量造成影响。

其中,很多研究表明CO2浓度增加可以增加某些农作物的营养素含量,如重要谷物的蛋白质和钙,以及莳萝和小麦的锌含量等。

同时,其它的一些研究表明,二氧化碳浓度的升高可能会降低一些农作物的营养素含量和口感质量。

四、结论总的来说,二氧化碳浓度的升高对植物生长是有积极影响的,但这并不意味着上升的二氧化碳浓度对于植物的长期生长和发展没有影响。

相反,在一定的情况下,高浓度的二氧化碳会削弱植物吸收其他调节因素、肥料和水分的能力,最终会对其生长状态产生重要影响。

因此,在研究二氧化碳浓度升高对植物影响的过程中,仍需要更加深入、详尽的数据来验证结论。

大气二氧化碳浓度变化对植物生长的影响

大气二氧化碳浓度变化对植物生长的影响

大气二氧化碳浓度变化对植物生长的影响气候变化已成为当今人类面临的最大挑战之一,而在该问题的前沿则是大气中的二氧化碳含量(CO2)。

作为随着人类工业化和燃烧化石燃料不断增加的化学物质,CO2的浓度已经超出了过去数百万年来的范围。

联合国气候变化框架公约指出:人类活动,尤其是化石燃料燃烧和土地利用变化,已经导致大气中二氧化碳浓度增加了约50%。

CO2浓度以及影响到植物的生长及其周围环境,这个主题涉及到了生态、环境、人类健康以及经济利益几大方面。

这篇文章将着重分析CO2浓度升高带来的植物生长影响。

一、植物对CO2的响应和反应植物通过光合作用将二氧化碳转化成碳水化合物以维持生命活动。

正常情况下,植物的二氧化碳吸收量主要受其周围环境中CO2浓度影响。

因此,当CO2浓度升高时,植物减少了与碳分子相互作用的成本,就能通过光合作用提高其生长率。

植物要达到最优的生长状态,其周围环境中的CO2浓度应该是在低于现在环境中的水平时此(280μmol/mol)。

二、CO2浓度升高和植物生长的关系CO2浓度上升确实能促进植物生长,有两个主要的原因:首先,较高空气中的CO2浓度提高了光合作用的效率,光合作用是植物对CO2的依赖性过程, 带来了更多的碳和能源来建筑植物细胞组织。

其次,由于较少的气孔开口,CO2透过植物表面更容易到达叶绿素,从而能在较少的水分丧失的情况下维持植物的生长。

这些好处在其它环境变量(如土壤养分)在适当情况下都能被提高更为显著。

三、CO2对植物和生态系统的影响CO2的浓度上升对于植物和生态系统的影响并非都为正面影响。

CO2的填充会造成土地荒漠化的增加、农业生产力下降等情况的发生。

此外,某些树种在较高CO2浓度的情况下不利于生长的情况也在逐渐显现出来。

仍有一些研究显示,植物在某些环境下需要较低的CO2浓度才能生长得到最佳。

一些昆虫、病害、干旱和气候变化也会给生态系统造成负面影响。

而有些植物,如诸如羽扇豆(Fabaceae)、花生(Arachis hypogaea)和玉米(Zea mays)等,相反,在高CO2在条件下生长效益显著。

大气CO2浓度升高对植物生长的影响分析

大气CO2浓度升高对植物生长的影响分析

大气CO2浓度升高对植物生长的影响分析大气中的二氧化碳含量不断升高,这是已知的一个事实。

尽管我们可能暂时无法控制大气中的CO2浓度,但我们对它的影响和了解是有必要的。

随着全球气候变化、环境污染和许多因素的相互作用,对植物的研究变得更加重要。

在这篇文章中,我们将讨论大气CO2浓度升高对植物生长的影响,并探讨其相关的一些问题。

1. CO2和植物生长植物不断地吸收二氧化碳,并利用其进行光合作用。

因此,二氧化碳是植物的最主要的来源和原料之一。

然而,二氧化碳的浓度对植物生长造成的影响则相当复杂。

通过一部分早期的研究结果,我们可以得出关于CO2对植物生长的两个结论:1. 在低CO2浓度下,植物生长速度减慢;2. 在高CO2浓度下,植物生长速度加快。

这里的低CO2浓度通常是指低于280ppm,而高CO2浓度则是指高于380ppm。

具体而言,在足够的光照和水分等条件下,如果二氧化碳浓度提高到550ppm,那么植物生长和生产就可以显著提高。

这个数值是近年来研究所得,因此,我们需要更多的研究来确定具体的影响。

2. CO2浓度上升对植物生长的影响虽然有些植物会因为二氧化碳浓度上升而生长更快,但是这个结果对所有类型的植物都是适用的吗?也许是这种效果的“侧重点”存在差异。

a. 作物生长许多作物因二氧化碳浓度上升而生长得更好,这是因为可以增加碳源。

而在野外,许多植物受到土地、土壤质量、气候、病虫害等多种因素的影响。

这些因素可能会抵销二氧化碳的提纯效果。

此外,还有生物通量的问题需要考虑。

b. 美化植物受气候变化的影响,不同种类的植物可能会有不同的反应。

一些研究指出,由于CO2浓度的提高,植物更可能成为病虫害的对象,这与它们的光合作用速度的提高有关。

这种现象被称为“嗜碳昆虫”。

另一方面,有研究表明,二氧化碳浓度的提高可以加速植物的新陈代谢、生长速度、和抵抗病虫害的能力和持久性。

换句话说,就是植物的适应性有所提升。

所以,对于一些园艺美化植物来说,增加CO2浓度是有利的,因为绿叶面积、颜色亮度、长势等方面加强,美化效果明显;但是如上所述,有病虫害的问题需要解决。

大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响

大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响

大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响大气二氧化碳浓度升高对植物生长有着显著的影响。

二氧化碳(CO2)是植物进行光合作用所必需的气体之一,它是植物在阳光的照射下将光能转化为化学能的重要原料。

然而,由于人类活动造成的大气CO2浓度的上升,对于植物生态系统和生态平衡产生了一系列的影响。

本文将从植物生长促进效应、生态系统变化和种间竞争等方面,对大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响进行探讨。

首先,大气二氧化碳浓度的升高对植物生长有促进作用。

由于CO2是植物进行光合作用的重要原料,其浓度的升高意味着植物在光合作用中能够更有效地吸收二氧化碳,并将其转化为有机物质。

研究表明,当大气CO2浓度升高到一定程度时,植物的生物量、叶面积和根长等生长指标均会显著增加。

此外,大气CO2浓度升高还可以促进植物根系的生长,增加植物对氮、磷等营养元素的吸收能力。

这些促进效应使得植物能够更好地适应环境,并且提高了其生长速率和生产力。

然而,大气二氧化碳浓度升高对植物生长也产生了一些负面影响。

随着大气CO2浓度的升高,植物光合作用中二氧化碳的固定速率将增加,但相应的水分蒸腾速率也会增加。

这意味着植物在保持水分平衡的过程中需要更多的水分,如果水分供应不足,植物可能面临水分胁迫的问题。

此外,大气CO2浓度升高还可能影响植物与其他生物的相互作用。

例如,一些研究表明,大气CO2浓度升高可能导致植物对昆虫和病原菌的抵抗力降低,从而增加了植物受到害虫和病害侵袭的风险。

此外,大气CO2浓度升高还对生态系统的结构和功能产生了一定的影响。

由于植物是生态系统的关键组成部分,其数量和生长状况的变化将直接影响到整个生态系统的稳定性和功能。

例如,大气CO2浓度升高可能导致一些植物物种数量的增加和分布范围的扩大,从而改变了生态系统的物种组成和相互作用关系。

此外,大气CO2浓度升高还可能通过改变植物的生长状况和养分循环等方面,影响到生态系统的土壤碳储存和氮循环等关键过程。

大气CO2浓度升高对植物生长的影响

大气CO2浓度升高对植物生长的影响

大气CO2浓度升高对植物生长的影响随着人类的活动量增加,大气CO2浓度也不断升高。

随之带来的便是对地球生态的影响。

在众多影响因子中,CO2的浓度升高对植物生长的影响也是不容忽视的。

植物生长是受许多因素影响的复杂过程。

其中,光、水和CO2是植物生长不可或缺的要素。

CO2的代谢作用是植物生成产物的前提。

当CO2浓度升高时,它就成为影响植物生长的重要因素之一,可促进植物生长、增加作物产量,这种现象被称为CO2肥料效应。

但是,CO2浓度升高对植物生长造成的影响并不单一。

浓度升高导致气孔减少,这会妨碍植物吸取水分,而缺水则会影响光合作用和代谢。

因此,当CO2浓度太高时,会对植物造成各种负面影响。

研究显示:在CO2浓度从现有浓度分别升高到300ppm、500ppm、800ppm、1000ppm时,农作物作物的干物质生产、蒸腾和整体水分利用的变化不同[1]。

因此,在实际生产中,应根据作物习性、栽培环境等特点进行科学合理地控制CO2浓度。

然而在自然环境下,CO2升高的情况仍在加剧。

2019-2020年期间,全球的CO2浓度达到了407ppm,这是过去2百万年来最高的一次浓度。

该浓度被认为是地球变暖、极端气候等问题的原因之一[2]。

这也意味着,在未来的生产过程中,面对气候变化等全球问题,我们应当尤其关注CO2浓度对植物生长的影响。

在对农作物进行科学育种的同时,应尽可能将CO2浓度控制在合理范围内,并且不断探索新的种植技术与方法,以适应变化的生态环境。

总之,CO2浓度升高对植物生长的影响是两面性的,它既促进了植物生长,又对植物造成了负面影响,需要注意在实际生产中进行科学合理地控制。

未来的挑战是探索新的种植技术与方法,以适应全球变化的环境。

这并不是简单的问题,但在全球范围内,人们的努力可以共同应对它。

大气CO2浓度升高对植物生长的影响

大气CO2浓度升高对植物生长的影响

大气CO2浓度升高对植物生长的影响
随着工业化进展和能源消耗的增加,大气CO2浓度逐渐上升。

这种现象被称作人为CO2增加,许多人对此深感担忧。

那么,这种人为CO2增加对植物生长会产生什么影响?植物在大气CO2浓度增加的情况下,会得到提高吗?还是它们会受到损害?
植物是生态系统中重要的组成部分,在繁华盛装中扮演着不可或缺的角色。

它们的光合作用为动物提供了氧气和能量,还吸收了CO2。

因此,植物的生长和健康相当重要,关系到我们整个自然系统的正常运作。

一些研究表明,高浓度CO2可以促进植物的生长和生理活动。

但是,在CO2浓度超过一定范围时,植物会受到很大的影响。

实际上,限制光合产物的供应量似乎是其主要瓶颈之一。

此外,与CO2浓度相关的气候变化因素(如天气极端、热浪和干旱等)也会产生影响。

这些因素会对植物的光合作用造成负面影响,从而阻碍其生长和发育,对生态系统的稳定造成威胁。

综合来看,CO2浓度的升高对植物生长和健康的影响很大。

高浓度CO2可以促进植物生长,但过高浓度会对其产生负面影响。

因此,我们需要保持大气CO2浓度在稳定范围内,保护植物和自然生态系统的健康。

控制排放和采用可再生能源等措施对此必不可少。

在实际生产和生活中,我们应该更加注意减少CO2排放,保护大气环境,让植物得到更好的生长和发展。

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生态环境 2006, 15(1): 158-163 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目:国家自然科学基金项目(30270282);教育部重大项目(704037)作者简介:宋莉英(1978-),女,博士,主要从事恢复生态学研究。

E-mail: liying_song@通讯作者:彭少麟(1956-),男,广东省特聘教授,博士,博士生导师。

E-mail: lsspsl@ 收稿日期:2005-12-26二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响宋莉英,吴海昌,彭少麟*中山大学有害生物控制与资源利用国家重点实验室,广东 广州 510275摘要:从入侵植物和入侵植物群落两个方面,综述了大气二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响。

二氧化碳浓度升高,可以增加C 3植物的入侵性,提高入侵植物的生物量、资源利用率以及繁殖能力,直接影响植物入侵;还可以通过改变土壤水分、氮循环、干扰体系等其它环境因子间接地影响植物入侵。

此外,二氧化碳浓度升高,对入侵群落的初级生产量、组成与结构以及群落动态产生重要影响,改变群落的可入侵性。

今后应当着重从群落水平,结合其它全球变化因子的共同作用研究二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响,同时深入探讨其作用机制以及不同植物类群对二氧化碳的响应,为入侵种的预防和控制提供理论指导。

关键词:二氧化碳浓度升高;全球变化;植物入侵中图分类号:X173 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2006)01-0158-06外来生物入侵不仅威胁着当地的生物多样性、生态系统的结构和功能[1],而且会严重影响社会和人类健康,造成重大的经济损失[2]。

生物入侵已经成为影响全球的重大环境问题和经济问题。

作为全球变化因子之一,生物入侵也受到大气二氧化碳浓度升高、气候变暖、氮沉降等其它全球环境变化的影响[3-5]。

入侵种可以利用全球变化造成的新环境条件,在那些以前并不适合生存的生态系统中定居下来[3]。

全球变化对植物入侵的影响是非常复杂的,预测全球变化各个因素对生物入侵的作用是相当困难的。

大气二氧化碳浓度升高是全球变化中记载最完整的一个部分,它对植物入侵的潜在影响是所有全球变化中研究最多的[6]。

Weltzin 主要对二氧化碳浓度升高与植物入侵的关系进行了综述[4],但最近的一些研究提供了更多的实验证据,并进一步阐述了二氧化碳浓度升高影响植物入侵的具体机制。

本文结合最新的研究进展,综述了大气二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响、作用机制及其对入侵植物防治和管理的意义。

1 二氧化碳浓度升高对植物入侵的直接影响1.1 增加C 3植物的入侵性一般认为,由于C 4植物在常态下对二氧化碳的利用率较高,因此大气二氧化碳浓度升高时,对C 4植物光合作用的增强效应低于C 3植物。

而CAM 植物对CO 2浓度的响应则显著大于C 4植物而接近于C 3植物[7]。

物种间对二氧化碳浓度响应的差异,会造成种间竞争关系的改变。

因此,普遍认为随大气二氧化碳浓度升高,C 3植物在群落中的竞争优势将进一步凸现出来,以C 4植物为优势种的群落更容易被C 3植物入侵[8],致使群落的组成及比例发生变化。

但也有学者提出相反的意见,认为二氧化碳浓度升高加剧了氮对植物生长的限制作用,而C 4植物能更有效地利用氮,所以C 4植物的优势会得到增强;同时,其它一些全球变化因素如温度升高、人为干扰等也会部分增加C 4植物的优势,因此,并不能简单地认为C 3植物在二氧化碳浓度升高条件下更易入侵[9]。

1.2 提高入侵植物的生物量二氧化碳浓度升高能促进多数植物的生长和发育,而对入侵种生物量的促进作用更为显著。

Ziska 对10种C 4植物在二氧化碳浓度升高时的生物量进行了比较,其中6种C 4杂草的生物量增加了19%,而另外4种C 4作物仅增加了10%[10]。

对6种北美主要入侵种(均为C 3植物)的研究也表明,二氧化碳浓度上升到720 μmol mol -1,生物量平均增加了46%,且其中入侵性最强的Cirsium arvense 生物量增加达72%[11],大大超过了前人对C 3植物在二氧化碳浓度升高条件下平均生物量将提高34%±6%的预测[12-13]。

Smith 等还就生长在同一群落的本地种和入侵种进行了比较,二氧化碳浓度增加50%,本地一年生植物的产量增加了约40%,而外来一年生草本植物Bromus madritensis ssp .rubens 产量则增加到2.3倍[14]。

但是Weltzin 则认为,入侵种与本地种的生物量对二氧化碳浓度升高的响应,在统计学上并不存在显著差异,入侵种可能是宋莉英等:二氧化碳浓度升高对植物入侵的影响159由于二氧化碳浓度升高增加了其它方面的优势而成功入侵到当地生态系统中[4]。

另外,二氧化碳浓度的升高会对植物生物量的分配模式产生影响,例如,藤本植物可以更多的将生物量分配到利于光合作用增强的叶片等组织中[15]。

这一结果暗示了藤本植物也许会成为更严重的入侵者[6]。

1.3 提高入侵植物的资源利用率提高资源捕获速率和降低资源捕获成本是入侵种获得成功的一种策略[16]。

二氧化碳浓度的升高可以提高入侵植物的营养利用率。

入侵植物Lepidium latifolium在二氧化碳浓度升高条件下,地上组织的N、S、P、Mg、K、Fe、Zn的浓度均有降低[17],证明入侵植物能够利用同样的营养元素积累更多的生物量,为入侵植物提供了另外一种潜在的竞争优势。

能量过程在物种的定居和生长过程中也起到了重要的作用[18],已有的研究证明建成单位面积叶片入侵种投入的能量少于本地种[18-20]。

二氧化碳浓度升高可以改变植物能量同化、投资和分配的模式[21]。

最近的一项研究表明,二氧化碳浓度的升高扩大了入侵种和本地种之间能量利用的差异,结果是,入侵种Bromus madritensis ssp.rubens与本地种Vulpia octoflora相比,能够将更多的能量投资到其它竞争策略,例如提高生长速度,增加生物量和种子产量,从而增加了入侵种在该地区的优势[22]。

1.4 增强入侵植物的繁殖能力植物的繁殖特性对二氧化碳浓度的反应很敏感。

在二氧化碳浓度升高时,入侵植物表现为种子数量增加,同时,种子含氮量[23]和单粒种子重量下降[14]。

种子含氮量是影响植物后代幼苗生长的重要因素,入侵植物Bromus rubens种子含氮量的降低导致幼苗生长率降低了20%[24]。

但另一方面,二氧化碳浓度升高使入侵植株产生的种子数增加了3倍,通过种子数量的增加弥补了种子质量的下降。

另外,对于利用风媒方式进行传播的入侵植物而言,单粒种子重量的下降有利于种子的远距离传播,促进入侵种进一步扩散。

相比之下,同一群落中的本地种对二氧化碳的反应较弱,种子数量没有显著增加[14],但是对于其种子特性的研究还未有报道。

应当进一步对本地种和入侵种的种子特性及后代的生长情况作比较研究,才能真正认识二氧化碳浓度升高对入侵种和本地种在繁殖能力方面的影响[22]。

2 二氧化碳浓度升高对植物入侵的间接影响 2.1 增加土壤水分土壤含水量会影响植物的入侵生存[25]。

二氧化碳浓度升高常伴随植物气孔的张开度缩小或部分关闭,由于蒸腾作用的降低,减少了水分散失,因此土壤湿度得到了提高。

木本植物Prosopis glandulosa能够成功入侵美国西南部草原的原因之一,正是由于二氧化碳浓度升高减少了草地土壤水分流失,增加了土壤湿度,从而缓解了生态系统中水分对入侵植物幼苗生长的限制[26]。

2.2 影响氮循环二氧化碳浓度升高能够刺激根分泌物的增加,引起土壤碳输入的增加[27],或者通过增加土壤湿度[28]来改变土壤中有效氮的浓度。

同时,二氧化碳浓度升高引起植物凋落物w(C)/w(N)比值的增加,也会导致营养物质循环减慢[29]。

二氧化碳浓度升高引起的土壤氮循环的改变,影响了植物可利用氮的浓度,从而改变了植物间的竞争关系。

Hungate等[30]的研究表明,二氧化碳浓度升高,通过改变土壤微生物氮动态,增加了入侵植物氮库以及对NH4+的吸收,而本地种仅有少量的增加甚至降低,因此扩大了入侵种对本地种的优势。

另外,二氧化碳浓度升高,氮缺乏往往成为大多数植物生长的限制因素 [31-32],而有些入侵种,如入侵夏威夷群岛的Myrica faya是固氮植物,自身的固氮特性能够满足植物对氮的需求 [33],能够利用二氧化碳浓度升高而增加的碳源加速生长;同时,二氧化碳浓度升高可以增加固氮植物的固氮效率,增加当地生态系统氮的输入,而土壤肥力的提高,往往有利于外来种入侵和扩散[34]。

2.3 改变干扰体系自然干扰体系的改变将为植物入侵提供机会[35],而二氧化碳浓度升高与植物入侵的综合效应能够改变火干扰体系[4],并进一步对植物入侵产生影响。

在美国Mojave沙漠生态系统中,二氧化碳浓度的增加促进了入侵种Bromus tectorum的快速繁殖,而其大面积传播增加了野火的频度和严重性,阻碍了本地多年生植物的生长[14]。

二氧化碳浓度升高还能促使外来种产生新的适应性特征克服频繁的火干扰而入侵成功。

Bond 具体解释了二氧化碳浓度升高促进木本植物入侵稀树草原的作用机制[36]:二氧化碳浓度升高,一方面增加了木本植物根部碳的储存,使这些植物在遭受火的危害之后,能够利用地下部分积累的营养迅速再生;另一方面,促进地上部分加速生长,使其能够在下次火来临之前长到足够高,避免了火干扰的伤害。

3 二氧化碳浓度升高对入侵植物群落的影响二氧化碳浓度升高能够提高入侵群落的初级生产量,但是受到水分条件的影响。

对Mojave沙漠生态系统的研究表明,二氧化碳浓度升高能增加160 生态环境第15卷第1期(2006年1月)入侵植物群落地上初级生产量,而且在水分充足的年份表现的更为显著[14],但Belote等[37]的研究结果相反,在干旱的年份,二氧化碳浓度升高对地上初级生产量的增加作用明显,这可能与水分是沙漠系统中大多数植物生长的限制因子有关。

同时,群落的组成也是影响入侵群落对二氧化碳响应的重要因素。

在Belote的研究中,水分充足的年份,二氧化碳浓度升高使得入侵群落物种的均匀度(E)和Shannon-Weaver多样性指数(H)增加;水分受到限制的年份,E和H不受二氧化碳影响,这种差异主要依赖于群落中两种入侵种对二氧化碳的响应。

其中入侵种Microstegium vimineum是C4植物,对于二氧化碳浓度升高光合作用的增强效应较弱,主要是在干旱季节通过增加水分利用率来提高竞争优势;而入侵种Lonicera japonica作为C3植物,主要是在水分充足的季节通过光合作用的显著增强来增加自身优势。

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