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    我國學者創建了植物性狀網絡分析的理論體系和研究方法

    日期 2020-07-03   來源:生命科學部   作者:何念鵬 于貴瑞 趙桂玲  【 】   【打印】   【關閉

    圖. 多維植物性狀網絡的構建及其植物多維度適應理論框架

      在國家自然科學基金項目(批準號:31988102、31961143022)等資助下,中國科學院地理科學與資源研究所何念鵬和于貴瑞團隊原創性地發展了植物性狀網絡分析(Plant trait networks, PTNs)的理論體系、參數體系、計算方法和實用案例。相關研究成果以“植物性狀網絡:揭示植物多維度適應的優化方案(Plant trait networks: Improved resolution of the dimensionality of adaptation)”為題,于2020年6月27日在《生態與進化趨勢》(Trends in Ecology and Evolution)上在線發表。文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169534720301658。

      植物性狀或植物功能性狀通常是指植物對外界環境長期適應與進化后所表現出的可量度、且與植物的生長、繁殖以及存活等功能密切相關的屬性,如葉片大小、葉片厚度、葉片元素含量、植株高度、種子大小等。在自然界中,植物的生長、發育和繁殖均依賴于不同植物功能性狀間的相互作用,并通過多種適應機制共同完成其生產與適應功能。傳統的相關分析、主成分分析、通徑分析、結構方程模型等均難以闡明多性狀間的復雜關系,難以準確地揭示植物適應途徑和機制。

      鑒于此,該科研團隊創新性地引入多維度網絡分析理念,發展了“植物性狀網絡”的理論體系,包括基本定義、構建方法、參數體系,并結合應用案例探討了PTNs在生態研究中潛在的廣泛應用領域。PTNs是植物性狀和性狀-性狀間的關系所構成的多維度復雜關系網絡,其整體特征或關鍵節點能很好地表征植物性狀之間的復雜關系以及植物對環境變化或干擾等的響應與適應途徑。通過復雜網絡技術,PTNs具有多維度捕獲和可視化植物多性狀間關系的潛力,其量化后的網絡參數為揭示植物對環境或資源變化響應與適應策略提供全新的視角(如圖)。

      此項研究所發展的PTNs理論體系,從綜合性、多維度和可視化的新視角,開拓了揭示植物對環境和資源變化的適應和響應機制的新途徑。此外,在方法學上,PTNs的網絡分析思維未來可成為比肩1990s的通徑分析、2000s的結構方程模型的重要分析方法,推動生態學諸多研究領域的發展。




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