全球变化生态学--ppt课件
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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;
• 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。
.
• 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。
.
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
.
Van der Heijden et al. 1998. Nature, 396:69
AM Promote Plant Species Coexistence
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.
➢ 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。
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)
全球变化下的地下生态学
陈虞雯 2014.10.15
.
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
.
全球气候变化
CO2 μL/L
370
1998, 367
350
1993, 355
330
1980, 3
1900, 290
270 1700, 270
.
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。 .
.
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
.
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。
• 研究对象包括植物根系、 地下动物和土壤 微生物。
.
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)
.
Ø Objective1：确定CO2、Waring、Precipitation 何种气候变 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
.
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 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。
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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全球变化下地下部和地上部分的关系
Wardle et al. 2004. Science 304. .
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 .
• 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。
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;
• 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。
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• 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。
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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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Van der Heijden et al. 1998. Nature, 396:69
AM Promote Plant Species Coexistence
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.
➢ 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。
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)
全球变化下的地下生态学
陈虞雯 2014.10.15
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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, 3
1900, 290
270 1700, 270
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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。 .
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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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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。
• 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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Ø Objective1：确定CO2、Waring、Precipitation 何种气候变 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
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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 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。
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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全球变化下地下部和地上部分的关系
Wardle et al. 2004. Science 304. .
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 .
• 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。