植物生态学报 ›› 2025, Vol. 49 ›› Issue (7): 999-1037.DOI: 10.17521/cjpe.2024.0242  cstr: 32100.14.cjpe.2024.0242

• 侯学煜评述 •    下一篇

克隆植物生态学: 响应与效应

宋垚彬1(), 董鸣1,2,*(), 于飞海3, 叶学华4, 刘建5   

  1. 1杭州师范大学生命与环境科学学院生态系统保护与恢复杭州市重点实验室, 杭州 311121
    2绵阳师范学院生态安全与保护四川省重点实验室, 四川绵阳 621000
    3绍兴文理学院生命与环境科学学院, 浙江绍兴 312000
    4中国科学院植物研究所植被与环境变化重点实验室, 北京 100093
    5山东大学环境研究院, 山东青岛 266237
  • 收稿日期:2024-07-24 接受日期:2025-05-01 出版日期:2025-07-20 发布日期:2025-07-22
  • 通讯作者: *董鸣, E-mail: dongming@hznu.edu.cn
  • 作者简介:宋垚彬, 杭州师范大学教授, 博士生导师。主要研究方向为植物生态学, 聚焦(克隆)植物功能性状。目前已在国内外学术期刊发表研究论文80余篇, 参编专著5部。获浙江省自然科学奖三等奖1项。ORCID: 宋垚彬: 0000-0001-9342-0423
    董鸣, 杭州师范大学教授, 博士生导师。国家杰出青年科学基金、国务院政府特殊津贴获得者, 入选国家“百千万人才工程(第一、二层次)”。长期研究植物生态学, 尤其是克隆植物生态学。在国内外学术期刊发表论文300余篇, 主编专著14部。曾获四川省科技进步二等奖、浙江省自然科学奖三等奖等。
    于飞海, 绍兴文理学院教授, 博士生导师。入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”和浙江省“万人计划”科技创新领军人才。主要从事克隆植物生态学、入侵植物生态学和湿地植物生态学研究, 发表论文380余篇, 获省部级奖两项
    叶学华, 中国科学院植物研究所副研究员, 硕士生导师。主要从事克隆植物生态学与沙地生态学研究。在国内外期刊发表学术论文70余篇、参编专著9部。获浙江省自然科学三等奖1项
    刘建, 山东大学教授, 博士生导师。研究方向为湿地生态学、全球变化生态学、生态系统固碳与碳中和、植物生态学等。在国内外学术期刊发表学术论文200余篇。获山东省科技进步二等奖、国家环境保护科学技术奖二等奖、山东省高等教育教学成果奖等
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(32371580);国家自然科学基金(31670429)

Clonal plant ecology: responses and effects

SONG Yao-Bin1(), DONG Ming1,2,*(), YU Fei-Hai3, YE Xue-Hua4, LIU Jian5   

  1. 1Key Laboratory of Hangzhou City for Ecosystem Protection and Restoration, College of Life and Environmental Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou 311121, China
    2Ecological Security and Protection Key Laboratory of Sichuan Province, Mianyang Normal University, Mianyang, Sichuan 621000, China
    3School of Life and Environmental Sciences, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000, China
    4Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
    5Environmental Research Institute, Shandong University, Qingdao, Shandong 266237, China
  • Received:2024-07-24 Accepted:2025-05-01 Online:2025-07-20 Published:2025-07-22
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(32371580);National Natural Science Foundation of China(31670429)

摘要:

克隆性是生物在自然状态下自发地通过克隆生长或克隆生殖产生与自身基因型相同的具有独立性或潜在独立性子代个体的习性。具有克隆性的植物是克隆植物, 它广泛存在于各类生态系统中, 并在草原、冻原、湿地、竹林等许多生态系统中占据优势地位, 发挥着重要作用。因此, 探讨克隆植物对环境变化的响应和效应, 及其适应意义, 有助于全面理解影响生态系统组成、结构、功能和服务的关键过程和因素, 也有助于建立基于自然的生态系统保护与修复技术和方案。该文从植物克隆性与克隆性状等基本概念出发, 结合克隆植物生态学40多年来的研究进展, 系统梳理了克隆植物对环境变化的响应, 并从生态系统的组成、结构、功能和服务等方面综述了克隆植物的生态效应, 总结了在推进可持续发展目标背景下的克隆植物生态学基础研究及其生态应用。最后, 对克隆植物生态学的未来研究方向进行展望, 并提出以下建议: 以基于性状途径的响应-效应研究作为研究克隆植物生态学及植物克隆生态学的新范式; 开展面向全球气候变化、土地退化、环境污染、生物入侵和生物多样性丧失等重大生态与环境问题的克隆植物生态学研究; 回答在个体到生态系统多个组织层次上的克隆植物生态学、植物克隆生态学及其他相关的科学问题; 加强群落及生态系统水平上的克隆植物生态学研究; 探究植物克隆性的谱系格局和分子演化过程。

关键词: 克隆性, 生态响应, 生态效应, 生态适应

Abstract:

Clonality is the ability of an organism, in natural conditions, to spontaneously produce independent or potentially independent offspring with the same genotype as their parents via clonal growth or clonal reproduction. Plants that possess clonality are clonal plants. They are ubiquitous in various types of ecosystems and dominate many ecosystems such as grasslands, tundra, wetlands and bamboo forests and play vital roles therein. Therefore, exploring clonal plants’ responses to and effects on changing environments and then their adaptive significances can deepen our understanding of the key processes and factors determining ecosystem composition, structure, functions and services, and help establish reliable natural solution-based ecosystem conservation and restoration techniques and programs. Starting from concept of plant clonality and clonal traits and in conjunction with over 40 years of progress in clonal plant ecology, we systematically tease out ecological responses of clonal plants to environmental changes, review the effects of clonal plants on ecosystems’ composition, structure, functions and services, and summarize basic and applied aspects of clonal plant ecology in the background of sustainable development. Finally, we propose future research directions of clonal plant ecology: using trait-based response-effect approach as new paradigm for clonal plant ecology/plant clone ecology; conducting clonal plant research in the context of vital eco-environmental challenges such as global climate change, land degradation, environmental pollution, biological invasion, and biodiversity loss; answering clonal plant ecology, plant clone ecology and and other-related scientific questions, at multiple organizational levels from individual to ecosystem; strengthening clonal plant research at the level of community/ecosystem; exploring phylogenetic pattern and molecular evolution process of plant clonality.

Key words: clonality, ecological response, ecological effect, ecological adaptation