全球变化生态学--PPT
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全球变化下的地下生态学
陈虞雯 2014.10.15
感谢下载
1
主要内容
• 概况 • 全球变化下地下生物过程 • 全球变化下地上地下部关系
感谢下载
2
全球气候变化
CO2 μL/L
370
1998, 367
350
1993, 355
330
1980, 338
310
1958, 315
290
1900, 290
270 1700, 270
AM fungi 通过广泛的菌丝并提高养分， 促进种子在常年草地上定殖。 promoted seeding establishment in perennial grassland by integrating emerging seedings into extensive hyphal networks and by supplying nutrients, especially P.
• 过去人们主要关注生态系统地上部分植物 对全球变化的响应，而对地下部分植物的 根和微生物了解较少。
源自文库
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4
• 自 1990 年代后期以来，伴随着全球生态 学研究的深入， 一个新兴的生态学领域— —地下生态学(belowground ecology)开 始形成，并得到了快速发展。
• 地下生态学从不同学科层次探索地下部分 的结构、功能、过程以及与地上部分的关 系, 并特别关注其对全球变化的响应。
发育、种群数量、行为的发生改变，同时通过根系
的作用， 地下植食昆虫和生物多样性会发生怎样的
变化过程? 在全球变化背景下，研究地下部分与地
上部分生物多样性是通过怎样的资源代谢分配、是
否具有相同的机制和策略。
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16
.
• 研究对象包括植物根系、 地下动物和土壤 微生物。
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5
全球变化下地下生物过程
目前越来越多的研究开始注意全球变化过 中的土壤生物过程(Hodge，1996；Hu et a1.， 1999；Oren et a1.，2001)
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6
Ø Objective1：确定CO2、Waring、Precipitation 何种气候变
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15
van der Heijden. 2004. Ecology Lett
展望
研究全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对 土壤生物过程和多样性的影响，以更好地预测未来 土壤动物多样性及相关生态学过程的变化及其机制。
大气 CO2 浓度升高介导的寄主植物营养和次生代谢 物质的变化，以植物为食的地上部昆虫的个体生长
➢ 生态系统最活跃部 土壤生物，是联结地 上部分与地下部分物 质循环和能量流动的 纽带，对地上部分植 物群落的结构、功能 及过程起着重要的反 馈调控作用。
11
l菌根对CO2浓度增加的响应尤为重要，因为菌根在植 物获取养分中起着重要作用，而且菌根是重要的碳库 (Treseder and Allen，2000；Staddon et a1.，2003a； Rillig，2004)
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13
Available Mechanisms
Ø 增加AMF生物多 样性，促进土壤磷的 有效利用，从而缓解 植物竞争，促进生产
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14
Van der Heijden et al. 1998. Nature, 396:69
AM Promote Plant Species Coexistence
氮沉降通过改变地上植食性动物的取食, 对土壤动 物多样性产生影响：如氮沉降导致植物叶片氮含 量增加，从而促进地上食草动物的取食，减少植 物向地下的输入(Haddad NM et al., 2000)。
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10
全球变化下地下部和地上部分的关系
Wardle et al. 2004. Science 304. 感谢下载
1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000
年份 Year
过去近300年来大气CO2浓度变化
• CO2 浓度不断在增加
• 在2100年，CO2浓度将达到540 ~ 970ppm
•全球温度在升高
•21世纪，气温将增加 4.1~4.6℃
过去140年来全球温度的变化 感谢下载
3
• 陆地生态系统对全球变化如大气CO2浓度 增加、氮沉降、地面增温和外来物种入侵 作出响应。
化因子对土壤动物丰度起到特别影响
Ø Objective1：土壤动物对气候变化的响应是否与分类、个体
大小和营养级有关。
Ø 通过多篇文献，meta-analysis 分析，CO2升高、降水加强
能够显著影响土壤生物区系的丰度。土壤动物种类、生态系统
类型不影响其对气候变暖和CO2升高的响应。但个体大小、营养
级影响其对CO2升高的响应。 感谢下载
7
感谢下载
8
SEM
CO2升高，提 高土壤水分、 微生物量、微 型节肢腐食者、 纤毛虫丰度
感谢下载
9
以前研究表明，CO2增加条件下增加的碳的输入 会促进“激发效应”和土壤中碳的周转(Cheng andJohnson.1998；Hoos-beck et a1., 2004), 增加了土壤中微生物的食物来源,促进了地下生物 的多样性。
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12
Soil Biota Effects on Plant--AMF
Possible Mechanisms
l Nutrient availability: interactions between plant litter/root and decomposition process;
l Bio-trophic interactions: herbivores, pathogens, and symbiotic mutualists;
陈虞雯 2014.10.15
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1
主要内容
• 概况 • 全球变化下地下生物过程 • 全球变化下地上地下部关系
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全球气候变化
CO2 μL/L
370
1998, 367
350
1993, 355
330
1980, 338
310
1958, 315
290
1900, 290
270 1700, 270
AM fungi 通过广泛的菌丝并提高养分， 促进种子在常年草地上定殖。 promoted seeding establishment in perennial grassland by integrating emerging seedings into extensive hyphal networks and by supplying nutrients, especially P.
• 过去人们主要关注生态系统地上部分植物 对全球变化的响应，而对地下部分植物的 根和微生物了解较少。
源自文库
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4
• 自 1990 年代后期以来，伴随着全球生态 学研究的深入， 一个新兴的生态学领域— —地下生态学(belowground ecology)开 始形成，并得到了快速发展。
• 地下生态学从不同学科层次探索地下部分 的结构、功能、过程以及与地上部分的关 系, 并特别关注其对全球变化的响应。
发育、种群数量、行为的发生改变，同时通过根系
的作用， 地下植食昆虫和生物多样性会发生怎样的
变化过程? 在全球变化背景下，研究地下部分与地
上部分生物多样性是通过怎样的资源代谢分配、是
否具有相同的机制和策略。
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• 研究对象包括植物根系、 地下动物和土壤 微生物。
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全球变化下地下生物过程
目前越来越多的研究开始注意全球变化过 中的土壤生物过程(Hodge，1996；Hu et a1.， 1999；Oren et a1.，2001)
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6
Ø Objective1：确定CO2、Waring、Precipitation 何种气候变
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15
van der Heijden. 2004. Ecology Lett
展望
研究全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对 土壤生物过程和多样性的影响，以更好地预测未来 土壤动物多样性及相关生态学过程的变化及其机制。
大气 CO2 浓度升高介导的寄主植物营养和次生代谢 物质的变化，以植物为食的地上部昆虫的个体生长
➢ 生态系统最活跃部 土壤生物，是联结地 上部分与地下部分物 质循环和能量流动的 纽带，对地上部分植 物群落的结构、功能 及过程起着重要的反 馈调控作用。
11
l菌根对CO2浓度增加的响应尤为重要，因为菌根在植 物获取养分中起着重要作用，而且菌根是重要的碳库 (Treseder and Allen，2000；Staddon et a1.，2003a； Rillig，2004)
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13
Available Mechanisms
Ø 增加AMF生物多 样性，促进土壤磷的 有效利用，从而缓解 植物竞争，促进生产
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14
Van der Heijden et al. 1998. Nature, 396:69
AM Promote Plant Species Coexistence
氮沉降通过改变地上植食性动物的取食, 对土壤动 物多样性产生影响：如氮沉降导致植物叶片氮含 量增加，从而促进地上食草动物的取食，减少植 物向地下的输入(Haddad NM et al., 2000)。
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10
全球变化下地下部和地上部分的关系
Wardle et al. 2004. Science 304. 感谢下载
1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000
年份 Year
过去近300年来大气CO2浓度变化
• CO2 浓度不断在增加
• 在2100年，CO2浓度将达到540 ~ 970ppm
•全球温度在升高
•21世纪，气温将增加 4.1~4.6℃
过去140年来全球温度的变化 感谢下载
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• 陆地生态系统对全球变化如大气CO2浓度 增加、氮沉降、地面增温和外来物种入侵 作出响应。
化因子对土壤动物丰度起到特别影响
Ø Objective1：土壤动物对气候变化的响应是否与分类、个体
大小和营养级有关。
Ø 通过多篇文献，meta-analysis 分析，CO2升高、降水加强
能够显著影响土壤生物区系的丰度。土壤动物种类、生态系统
类型不影响其对气候变暖和CO2升高的响应。但个体大小、营养
级影响其对CO2升高的响应。 感谢下载
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8
SEM
CO2升高，提 高土壤水分、 微生物量、微 型节肢腐食者、 纤毛虫丰度
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9
以前研究表明，CO2增加条件下增加的碳的输入 会促进“激发效应”和土壤中碳的周转(Cheng andJohnson.1998；Hoos-beck et a1., 2004), 增加了土壤中微生物的食物来源,促进了地下生物 的多样性。
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Soil Biota Effects on Plant--AMF
Possible Mechanisms
l Nutrient availability: interactions between plant litter/root and decomposition process;
l Bio-trophic interactions: herbivores, pathogens, and symbiotic mutualists;