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變暖的氣候與受影響的種子

變暖是指由于人類工業(yè)化和燃燒化石燃料等活動釋放了大量溫室氣體，這些氣體進入大氣層導致地球氣溫在過去幾十年里逐漸升高的現(xiàn)象。氣候變暖帶來了一系列嚴重的環(huán)境問題：溫度升高導致冰川和極地冰層融化，海平面上升，威脅到沿海地區(qū)和島嶼的生存；天氣事件如暴雨、干旱、颶風等也頻繁發(fā)生，給人類社會和生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴重的影響。此外，氣候變暖還導致生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞、生物多樣性減少。

在變暖的背景下，植物多樣性同樣受到了嚴重威脅。
以種子發(fā)芽為例，種子在一定溫度范圍內才會發(fā)芽，當環(huán)境溫度高于或低于相應閾值時則不會發(fā)芽。發(fā)芽是直接受溫度調節(jié)的、植物生命周期中的“高風險階段”。隨著氣溫升高，許多植物種子的休眠期縮短，發(fā)芽時間提前，植物生長周期不協(xié)調，影響了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

面對不斷升高的環(huán)境溫度，種子對溫度的耐受性高低決定了該物種能否在已經(jīng)產生變化的環(huán)境中保持穩(wěn)定的種群數(shù)量。而探究溫度對植物種子發(fā)芽的影響有助于預測植物對環(huán)境變化的反應，并有助于確定物種保護的先后順序，維持生物多樣性。

溫度對植物發(fā)芽的影響的研究

2019年，來自捷克植物研究所的研究人員探究了溫度對澳大利亞西南部8種草本植物發(fā)芽的影響，以評估變暖背景下面臨衰退風險的本地物種的狀況。樣本既有分布于各地的品種，也有澳大利亞的物種。

圖1 研究涉及到的8個物種

研究人員利用Grant GRD1R LH溫度梯度培養(yǎng)箱同時提供的196種不同的溫度組合進行實驗。該培養(yǎng)箱中的“溫度梯度板”提供的溫度梯度比傳統(tǒng)的培養(yǎng)箱更加精確，可以更準確地表征種子對不同溫度場景的響應。
研究人員收集了種子的平均發(fā)芽溫度、發(fā)芽率、發(fā)芽時間等參數(shù)，繪制了8個物種的發(fā)芽溫度曲線。

圖2 研究結果

結果表明，A.manglesii和P.aristata都能在較寬的晝夜恒溫和交替溫度范圍內發(fā)芽，展現(xiàn)出對晝夜溫度良好的耐受性。相比之下，X.macranthum表現(xiàn)出對晝夜交替溫度的強烈需求，晝夜溫度相對恒溫時發(fā)芽率較低。R.pyrethrum則更偏好于在較低的交替溫度下發(fā)芽。C.tereticaulis傾向于在較低溫度條件下發(fā)芽，而不論是恒溫還是交替溫度，高于30℃都會導致發(fā)芽失敗。這些數(shù)據(jù)展現(xiàn)了不同植物品種發(fā)芽的溫度特性，對預測植物種子的溫度響應特性和精準進行生物多樣性的保護工作具有重要意義。

參考文獻：Cochrane, A. (2019). Effects of temperature on germination in eight Western Australian herbaceous species. Folia Geobotanica. doi:10.1007/s12224-019-09335-6

點成生物溫度梯度培養(yǎng)解決方案

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溫度梯度培養(yǎng)箱在探究溫度對植物發(fā)芽影響中的應用

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