文摘
地衣和苔藓通常生活在森林的树冠的树枝。储存大量的雨,雾,或露水,因为他们无法达到水在土壤中。然而,我们不知道他们最重要的水源。例如,从湿水吸收树皮重要?这是很难回答的,因为这些地衣和苔藓生活之上,因此很难直接测量。计算机数学模拟回答这个问题是非常有用的。我们利用一个计算机模型的地衣和苔藓计算多少水这些生物可能需要从树皮。我们发现水从树皮支持大约20%每年的地衣和苔藓的生长,所以它是重要的生存。我们还发现,地衣和苔藓是适应了水从树皮。
地衣和苔藓是什么?
地衣和苔藓小生物生活几乎无处不在,世界各地。他们不仅覆盖岩石或森林地板的表面,但他们也经常生活在树木的树干和树枝。植物生活在其他植物被称为附生植物,附生地衣和苔藓生长在许多森林、气候区。
苔藓植物,但他们没有根的草和树。然而,地衣不植物是由真菌和绿藻(或一种光合作用细菌)住在一起作为一个有机体。没有根,地衣和苔藓必须水通过收集雨水或湿气从露水或雾。降雨、露水和雾并不可用,但这不是一个大问题对于epiphytes-they简单变干,变得不活跃。当水再次可用,他们“醒来。“这是主要区别地衣和苔藓植物和草或树一样,死当他们变干。
森林的地衣和苔藓重要吗?
即使没有根、地衣和苔藓可以有很大的影响水循环在森林。像海绵一样,他们吸收的水收集在他们的表面。因为他们通常浓密的,所以具有巨大的表面积,地衣和苔藓可以吸收大量的水。它们身体上的水蒸发到大气中。这意味着水不进入土壤,所以树木有更少的水可用。然而,附生植物的海绵效应也可以帮助树:它冷却森林,因为能源热空气进入水中,把它从液体变成蒸汽。这种能量然后运输到大气中水蒸气。冷却的森林空气对树木可以减少热应力。
仍然没有完全理解如何重要的是地衣和苔藓真的是对水的可用性和温度调节在森林里,因为在这个问题上,研究相对较少。
地衣和苔藓得到足够的水吗?
如果我们想要更好地理解附生地衣和苔藓如何影响森林,我们需要知道有多少,多少他们可以生长在一个给定的森林。换句话说,“海绵”有多大?要回答这个问题,我们首先需要知道多少水是可用的附生植物。尽管他们可能能够很好地应对干燥,他们需要活跃的增长,他们需要水和活跃。
我们想阐明一个水源可能被忽视,直到现在,这可能是重要的维持附生地衣和苔藓的生长:树皮。
树皮水的被忽视的角色
雨水、露水和雾并不是唯一的水源为附生植物生活在森林的树冠。下雨后,水树的树枝和茎。这水被称为树干茎流。一些树干茎流的存储在树皮的裂缝和孔隙。也许附生植物可以用这个水的增长。
我们说“也许”,因为我们还不知道有多重要水吸收的树皮是附生地衣和mosses-it当然是可能的,但是下雨,露水,和雾这些生物更重要;没有足够的研究。同时,个别物种的地衣和苔藓的能力可以不同很多水从树皮,但我们不知道这些差异的重要性是水循环的森林。
树皮水重要吗?
在我们的研究中,我们想要找出重要的树皮水是附生地衣和苔藓(1]。我们也想知道在这方面如果有物种之间的差异。不幸的是,很难衡量树皮水吸收,因为我们不能简单地关掉它如何影响生物。
一个计算机仿真模型是一个很好的工具来回答这些问题,因为一个计算机模型可以改变比真正的生态系统或生物更容易。我们的计算机模型叫做LiBry,简称地衣和苔藓植物(苔藓植物苔藓)计算机模型。计算机模型工作原理就像一个复杂的袖珍计算器:当我们输入确定气候数据,如温度或大量的降雨或光,模型计算多少附生地衣和苔藓。计算机模型可以对许多种类的地衣和苔藓。
计算地衣和苔藓的生长根据气候条件相对比较复杂,因为这些生物进行许多过程,光合作用和呼吸作用,受到气候因素的影响。LiBry计算机模型计算许多重要的进程使用数十个数学方程(图1)。方程形式通常有:
- 图1 -截图的LiBry计算机模型。
- 由于模型是由一群方程耦合在一起,它没有用户界面。这是一个文本文件包含了方程的集合。一些方程的显示在左边,在编程语言Fortran95。树皮灰色的线就是计算水吸收。插图窗口右边显示了运行命令和输出的计算机模型,列出了多少年的附生植物生长模拟到目前为止。
流的碳或水=一些气候条件××的生物额外因素
在计算机模型,方程都是相连的,类似于发生在一个真正的生物。你可以想象之间的碳或水流箭头盒子,盒子代表池的碳和水。这些流动和池的一小部分如下所示图2。
- 图2 -水循环在森林的一部分。
- 水可以进入林冠降雨的形式,露水或雾。那水是被树木和附生植物或瀑布/滴在森林地面净降水量。水被树木可以存储在树皮树皮和树干茎流或流。水储存在附生植物地衣和苔藓可以使用这些生物生长之前,蒸发到大气中。
为了测试计算机模型的工作方式,我们选择了一个领域的网站在撒丁岛,意大利在地中海附近一个岛屿。在撒丁岛的森林和林地,可以找到许多种附生地衣和苔藓(图3)。
- 图3——许多类型的苔藓和地衣可以发现在撒丁岛的森林,以及生长在一个区域类型往往取决于茂密的森林。
- (A, B)一些生长在孤立的树。(C, D)老树组成的一些生长在阴暗的森林。(E, F)一些苔藓和地衣可以成长为薄片。(G H)其他苔藓和地衣可以形成更大的身体。
切换水流
LiBry计算机模型,我们模拟3000种附生地衣和苔藓撒丁岛的一个位置。这意味着我们这个地区气候数据用于从过去的40年里,每一个小时,LiBry计算每个物种会增长多少。
听起来很简单,但是我们必须承认,这是一个更复杂:计算机模型的物种并没有实际的物种生活在撒丁岛的领域网站。不可能收集到足够的样本,使所有测量,需要代表真正的物种。相反,3000年的模拟物种的所有物种的例子潜在的发生在学校。计算机模型,然后检查是否每个物种能够生存的气候领域的网站。通常,许多物种“消亡”的计算机模型,和“幸存”的是那些适应气候的网站。这是有用的,因为我们没有测量的属性所有真正的物种在站点,我们只是看哪个物种“生存”的计算机模型模拟。
回到皮水:水通量对地衣和苔藓的生长很重要LiBry计算机模型。可用的水越多,时间越长生物可以保持活力和成长。图2显示了大气中的水可以流动的路线穿过树冠在地上。降雨所捕获的树冠表面(这一过程被称为拦截)可以离开树冠和树干茎流或滴完的叶子和其他表面到地上,净降水量。水可以存储在附生植物,叶子表面,或在树皮上。
因为我们想找出树皮水吸收的重要性为附生地衣和苔藓,我们使用了LiBry计算机模型的实验。在一个模拟中,我们模拟的地衣和苔藓的生长使用所有字段的“正常”的气候条件。在另一个计算机模型模拟,我们树皮水储存的大小设置为0,所以模拟生物体不能占用水从树皮。然后我们比较这两个计算机模型模拟的结果。
树皮的区别
我们发现树皮水有一个很大的影响在撒丁岛的附生地衣和苔藓,由于LiBry计算机模型。在“正常”的计算机模型模拟生物体可能增长20%左右超过他们可以模拟没有树皮水吸收。在春天是最强烈的影响。在冬天和秋天,水可能是不限制增长,因为雨量充足,气温低,因此树皮水并不重要。在夏天,降雨和露水是如此之低,bark-water存储也没有做一个差异的地衣和苔藓是不活跃的大部分时间。
没有树皮水吸收,不仅少附生植物生长,但是更少的物种幸存下来整个计算机模型模拟。的物种做了生存没有树皮水略不同于那些“正常”的模拟:他们更耐水蒸发,帮助他们储存更多的水在他们的组织。他们也适应更高的温度,这是有道理的,如果你还记得我们之前解释的冷却效果。没有树皮水,有更少的水蒸发,所以树冠的温度会更高,有利于这些物种能够容忍温暖的条件。
总之,在我们的计算机模型实验我们发现树皮蓄水对附生地衣和苔藓的生长很重要在撒丁岛,和它会影响物种会成功在一个生态系统。这些发现很重要,因为地球的气候正在发生变化。树皮水吸收的变化由于气候变化可能影响生存的epiphytes-not只有在撒丁岛,而且在世界各地的其他地方。因此,我们的研究可以用来预测哪些附生地衣和苔藓物种受到气候变化的威胁,和这些预测将变得更加准确,包括树皮水的作用。
术语表
附生植物:↑植物生活在其他植物。
水循环:↑水的运动之间的几个存储位置,包括海洋、土壤、河流、湖泊,大气中(如水汽和云)。
树干茎流:↑水,树木的树干期间和之后的降雨量。
计算机仿真模型:↑一个简化的“复制”一个过程或一个有机体,在形式的一个计算机程序。它可用于测试无法在现实世界中进行的。
气候数据:↑数字信息描述气候、温度和降雨量等一定的时间和地点。
领域的网站:↑一个户外位置(例如在一个森林,),测量和实验。
拦截:↑降雨所捕获的树冠表面(树叶、树皮、附生植物)和蒸发从那里而不是倒在地上。
净降水量:↑不拦截了林冠降雨,但击中地面,或从叶子滴在地上。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
原始的文章
↑Porada, P。西奥达尼,p . 2021。树皮蓄水地中海附生地衣的增长中扮演关键的角色。前面。对。水珠。改变。4:668682。doi: 10.3389 / ffgc.2021.668682
引用
[1]↑Porada, P。西奥达尼,p . 2021。树皮蓄水地中海附生地衣的增长中扮演关键的角色。前面。对。水珠。改变。4:668682。doi: 10.3389 / ffgc.2021.668682