2023年8月21日,CForBio讲坛第三十七讲成功在线举办。本次讲坛由中国科学院生物多样性委员会和中国生物多样性监测与研究网络森林网共同主办,浙江钱江源森林生物多样性国家野外观测研究站协办。报告人为来自上海交通大学的刘权兴教授,近90人参会。
刘权兴教授的报告以极端环境特征下的自组织现象为背景和标题,基于滨海贻贝空间自组织斑图、潮摊湿地的精灵圈、冰缘地貌砾石分选和自组织裂纹与植被四个生物地貌复杂系统实例,介绍了宏观大尺度生物地貌的空间自组织现象及其形成机理。无论是基岩质还是泥质潮滩的贻贝在自然环境中均呈空间有序分布,不同龄级阶段的贻贝呈现不同空间尺度的聚集状态。刘权兴介绍了通过将贻贝均匀无序排列到贻贝自发运动成聚集状态的室内实验,推导了贻贝在空间上的种群运动速度关系,并建立了生物群体空间分布与之的动力学方程,解释了贻贝空间自组织分布的机理。
刘权兴通过对潮滩湿地精灵圈的野外调查发现,氮营养源和硫化物两个环境因子是驱动滨海湿地生态系统精灵圈形成的两个关键驱动因子,通过野外氮添加控制实验,验证了营养源竞争是导致植物死亡的重要因素,从而建立硫化物和营养源竞争的两个机理数学理论方程,很好解释了滨海湿地生态系统精灵圈发育过程及其高生态弹性的功能。
冰缘地貌砾石分选是拥有百年历史的地貌现象,但其成因机制一直缺乏动力学理论方程和实验证据。刘权兴介绍了其团队经过长达四年多的探索,在实验室内成功复制了冰针对砾石的分选验证,由此并推导出砾石的运动速度依赖于砾石浓度和冰针高度定量关系,建立了砾石运动和冰针高度协调演化的动力学方程,并认为两者是协同演化,呈分子尺度上的相分离尺度律关键行为。该模型可用于解释地球、火星等其他类地行星表面的砾石分选结构。
最后,刘权兴介绍了黄河口赤碱蓬生长空间斑图演化的研究工作,他指出物理过程自组织对生态系功能研究领域的依然是一个有待探索未知领域,比如物理裂纹的形成可促进植被的定植和生长,进而提高其稳定性和持续性,并推动植物生物量稳态转变。