溫度變化對云南濕地植物的影響研究

李暉

摘要：指出了云南地處云貴高原，對溫度的變化更為敏感，而且存在著豐富的濕地資源和植被，因此成為研究溫度變化對濕地植被影響的理想?yún)^(qū)域?？偨Y(jié)了20世紀60年代到21世紀初溫度的時空變化規(guī)律，分析了溫度升高與降低分別對云南濕地植被造成的影響，以期對全球氣候變暖所帶來影響的深入研究提供參考。

關(guān)鍵詞：溫度變化；光合作用；云南濕地植物；影響綜述

中圖分類號：S42

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2016）08000302

1 引言

云南省西起橫斷山脈，東與貴州、廣西相接，橫跨8個經(jīng)度，東西長約555 km；南與緬甸、老撾、越南接壤，北與四川相接，縱貫約9個緯度，南北寬達999 km；位于20°～29°N，97°～105°E，面積為390000 km2，占全國面積的4.11%。由于云南地處云貴高原，對氣候變化較敏感。云南的年平均溫度，除金沙江河谷和元江河谷外，大致由北向南遞增，平均溫度在5～24 ℃之間，南北氣溫相差達19 ℃左右，出現(xiàn)了“南邊炎熱北邊涼”的現(xiàn)象。

隨著全球氣候變暖，溫度變化對云南濕地植被的影響受到越來越多的國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。

2 云南氣溫的時空變化

根據(jù)連續(xù)47年的氣溫觀測數(shù)據(jù)表明，云南全省的氣溫變化明顯，是對全球氣候變暖最敏感的地區(qū)之一。通過觀測數(shù)據(jù)可以看出，氣溫變化幅度與高度呈正相關(guān)，海拔越高氣溫變暖越明顯。極端最低溫度的增溫幅度顯著高于最低溫度。云南省1961～2006年的年均氣溫和變化趨勢見圖1和圖2。

2.1 云南氣溫的時間變化

從圖1和圖2可以看出云南的氣候變暖特征，47年來云南呈增溫趨勢，20世紀60年代以來云南氣溫明顯增暖，全省平均增溫速率為0.241℃/10a，略高于最近50年（1951-2001）全國平均的增溫速率0.22℃/10a。氣溫變化幅度與高度呈正相關(guān)。1971年和1997年分別是這47年中的最低溫和最高溫。

2.2 云南氣溫的空間變化

從圖2可以看出，增溫最大的是昆明和普洱，分別為2.08 ℃/47年和1.92 ℃/47年，其次為香格里拉，為1.80 ℃/47年。從圖2可以看出，47年以來云南氣溫上升幅度為0.40～2.08 ℃，滇中、滇南、滇西北、滇西南及滇西西南部氣溫增加最快在1.18 ℃以上，昆明最高為2.08 ℃，云南東部以及西部的大理、麗江增溫緩慢在0.40～0.91 ℃?？偟膩砜矗?961～2006年這47年里云南西部的增溫幅度明顯高于東部，說明云南的溫度變化具有明顯的區(qū)域特征。

3 溫度升高對云南濕地植被的影響

3.1 溫度升高對云南濕地植被有利的影響

溫度升高提高了這幾種濕地植物中酶的活性。酶是一類生物催化劑，它們支配著生物的新陳代謝、營養(yǎng)和能量轉(zhuǎn)換等許多催化過程，與生命過程關(guān)系密切的反應(yīng)大多是酶催化反應(yīng)，酶的這些性質(zhì)使細胞內(nèi)錯綜復(fù)雜的物質(zhì)代謝過程能有條不紊地進行，對這幾種濕地植物的生長發(fā)育有重要的調(diào)節(jié)控制作用。因此，溫度升高后酶的活性提高，加快了這幾種濕地植物的發(fā)育進程。氣溫升高使得植物春季物候期明顯提前。

溫度升高后，原本正常的蛋白合成受到一定程度的抑制，而為了繼續(xù)生命活動，在這幾種濕地植物體內(nèi)合成了一種特殊的蛋白——熱激蛋白（heat shock proteins，HSPs）。溫度升高后，控制熱激蛋白的基因迅速增加，熱激蛋白迅速合成，對高溫造成的受損蛋白進行修復(fù)。熱激蛋白增加后，不同程度地降低了花莢脫落率。

3.2 溫度升高對云南濕地植被不利的影響

大部分植物的種子在春季萌發(fā)時，需要經(jīng)歷一段時間的低溫春化。一般是指植物必須經(jīng)歷一段時間的持續(xù)低溫才能由營養(yǎng)生長階段轉(zhuǎn)入生殖生長階段的現(xiàn)象，我們把這一現(xiàn)象稱為春化作用。然而隨著冬春季節(jié)溫度的升高，沒有了持續(xù)的低溫，無法進行春化，需要更多的有效積溫才能夠發(fā)芽。這就使得這幾種濕地植物的萌發(fā)晚于正常時間，打亂了這幾種濕地植物的整個物候。

溫度對呼吸作用的影響程度取決于呼吸作用的溫度系數(shù)（Q10）。溫度升高后，這幾種濕地植物呼吸速率會升高。但是當(dāng)溫度升高超出耐受范圍之后，這幾種植物的呼吸速率會下降。呼吸作用下降后，為這幾種濕地植物的生命活動提供的能量降低，這幾種濕地植物的各項生命活動能力也降低。

溫度升高對這幾種濕地植物的生長速率有一定的影響。高溫脅迫對植物的生長、發(fā)育和繁殖均有不利影響?？疾鞙囟壬邔υ颇蠞竦刂参锷L影響的一個重要指標便是生物量。大部分的濕地植物，隨著溫度的升高，生物量會下降。溫度升高后，這幾種濕地植物的葉片會由綠變黃直至枯死，它們的生長會變得緩慢，比正常溫度下生長的植株矮。

4 溫度降低對云南濕地植被的影響

4.1 溫度降低對云南濕地植被的有利影響

大部分植物的種子需要經(jīng)歷低溫春化才能夠萌發(fā)，由營養(yǎng)生長階段轉(zhuǎn)入生殖生長階段。而溫度的降低，有了持續(xù)的低溫階段，這幾種濕地植物能夠進行正常的春化，對冬眠植物的成花也有誘導(dǎo)和刺激作用，進而影響植物的繁殖能力。

4.2 溫度降低對云南濕地植被的不利影響

溫度降低后，這幾種濕地植物對氧氣的利用率降低，細胞組織中的活性氧分子迅速積累，超出了正常所需活性氧分子的量，對植物來說是一種氧化脅迫。這種氧化脅迫對這幾種濕地植物有潛在毒性。它使得這幾種濕地植物的脂質(zhì)損傷、蛋白質(zhì)損傷，最關(guān)鍵的是DNA損傷，遺傳受到限制，威脅到它們后代基因的延續(xù)以及家族的延續(xù)。

溫度降低后，不僅對這幾種濕地植物的地上部分有影響，對于它們的地下部分的根系也有一定的影響。低溫使得這幾種濕地植物的根系出現(xiàn)褐色反應(yīng)，再嚴重者會出現(xiàn)漚根現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象出現(xiàn)后，會嚴重影響根系對于養(yǎng)分的吸收，養(yǎng)分吸收減少后，這幾種濕地植物體內(nèi)的一系列活動會受到影響。

溫度降低后，這幾種濕地植物面臨的一個最大威脅便是凍害。凍害即作物在0 ℃以下的低溫使作物體內(nèi)結(jié)冰，對作物造成的傷害。凍害之所以發(fā)生是因為植物體內(nèi)細胞膜系統(tǒng)的受損。凍害的癥狀主要是葉子和莖出現(xiàn)結(jié)冰并表現(xiàn)出冰漬，有的植物會出現(xiàn)暗褐色斑點。如果凍害發(fā)生在春季，會使這幾種濕地植物的成花凍死，嚴重者使這些濕地植物滅亡。如果凍害發(fā)生在冬季，則使這幾種濕地植物的種子凍死，來年無法正常萌發(fā)?？傊瑑龊τ谠颇蠞竦刂参锸亲畲蟮耐{之一。

5 結(jié)語

全球氣候變暖對云南濕地植被的影響，是一個長期和緩慢的過程。溫度變化對高海拔地區(qū)的影響大大超過對平原地區(qū)的影響，而云南地處云貴高原，濕地資源豐富，成為研究溫度變化對濕地植被影響的理想?yún)^(qū)域。從20世紀60年代到21世紀初，云南呈增溫趨勢。云南西部的增溫幅度明顯高于東部，說明云南的溫度變化具有明顯的區(qū)域特征。這些特征嚴重影響了云南濕地植被的生長。

總之，全球氣候變暖，對云南濕地植被的生存是一個不小的威脅。濕地植物作為系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的首要生物因素，在維持閉合半閉合濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和物質(zhì)循環(huán)中起著重要作用，是其結(jié)構(gòu)和功能的核心。因此，研究溫度變化對云南濕地中植被的影響，具有重要的科學(xué)意義以及廣泛的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]丁一匯，任國玉，石廣玉，等. 氣候變化國家評估報告：中國氣候變化的歷史和未來趨勢[J].氣候變化研究進展，2006，2（1）：1～9.

[2]鄭建萌，等.云南近百年來溫度雨量的變化特征分析[J].災(zāi)害學(xué)，2010，25（3）：24～31.

[3]劉瑜，等.云南近46年降水與氣溫變化趨勢的特征分析[J].災(zāi)害學(xué)，2010，25（1）：39～44.

[4]徐雨晴，陸佩玲，于 強.氣候變化對我國刺槐、紫丁香始花期的影響[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，26（6）：94～97.

[5]商侃侃，張德順，王 鋮.高溫脅迫下植物抗性生理研究進展[J].園林科技，2008，107：1～6.

[6]柴國華，呂慧穎，李輝亮，等.熱脅迫對大豆花莢離層細HSP70的基因表達、能量供應(yīng)及花莢脫落率的影響[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報，2006，14（4）：574～577.

[7]范廣州，賈志軍.植物物候研究進展[J]，干旱氣象，2010，28（3）：250～255.

[8]Criddle RS，Hopkin MS，McArthur ED，et al.Plant distribution and the temperature coefficient of metabolism[J].Plant Cell Environment，2000（17）：233～243.

[9]Lobell DB，Schlenker W，Costa-Roberts J.Climate trends and global crop production since 1980[J].Science，2011，333（6042）：616～620.

[10]樊江文，M.Fenner.低溫處理種子對植物生長和開花習(xí)性影響的研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，2003，22（3）：29～31.

[11]田 昆.陸梅.常鳳來，等.云南納帕海巖溶濕地生態(tài)環(huán)境變化及驅(qū)動機制[J].湖泊科學(xué)，2004，16（1）： 35～42.