Recently, drought-induced changes i

Recently, drought-induced changes in vegetation have received increasing attention (Allen et al., 2010) and models have been revised to specifically simulate vegetation responses to drought (e.g. Fisher et al., 2010; Domec et al., 2012). However, few rigorous tests have been conducted to evaluate how well vegetation models simulate drought-caused vegetation responses (Galbraith etal., 2010). In this issue of New Phytologist, Powell et al. (pp. 350–365) conducted a critical data-model comparison study to assess model simulations of vegetation and ecosystem responses to drought manipulation experiments in the Amazon. This unique study revealed key limitations of five state-of-the-art biosphere models and one hydrodynamic terrestrial ecosystem model. They found that the biosphere models accurately captured the carbon (C) fluxes in control plots, but poorly simulated C and water fluxes, seasonal leaf-area indices, and vegetation mortality under imposed drought. This result is significant because it clearly points the way towards specific model developments and field experiments needed to better predict terrestrial ecosystem responses to drought.
‘...increased efforts to improve our current understanding of ecosystem responses to water stress are urgently required.’
Vegetation is the central part of terrestrial ecosystems and plays a key role in regulating atmospheric CO2 and climate through exchange and storage of C and energy. Because of the importance of vegetation regulation in our climate system, even the early Earth System Models (ESMs) had already incorporated simple representation of vegetation (Moorcroft, 2006). Although great improvements have been made to initial vegetation modules within ESMs (equivalent to biosphere models in Powell et al.’s paper) (Moorcroft, 2006), a key limitation is that these vegeta- tion modules are generally built on many empirical relation- ships between vegetation characteristics and past climate conditions. Thus, they may fail to predict vegetation performance under future climate conditions that are very different from the past.
A key focus area for climate–vegetation research in the past two decades has been to evaluate the effects of CO2 enrichment,
298 New Phytologist (2013) 200: 298–300 www.newphytologist.com
nutrient limitations and their interactions on vegetation growth. In order to accurately predict the vegetation feedback to future climate change, however, we propose that increased efforts to improve our current understanding of ecosystem responses to water stress are urgently required. Our proposition is based on the following three arguments. First, according to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), in the next 100 yr, most subtropics and lower mid-latitudes could experience increased time between precipitation events (IPCC, 2007). The proportion of the land surface suffering extreme drought could increase from 1% for the present day to 30% by the end of the twenty-first century (Burke et al., 2006). The impact of this change on vegetation and the corresponding C feedback to climate could be tremendous (Jiang et al., 2013). Second, regardless of regional variation in precipita- tion, we have already seen an increasing trend of mortality caused by drought or insects in all major vegetation zones globally (Allen etal., 2010), driven in part by increasing temperature and associated rise in vapor pressure deficit. Third, there is evidence that the current generation of models fail to correctly simulate vegetation dynamics under drought, as shown by Powell et al. In addition, Sitch et al. (2008) have shown that one of the largest uncertainties in global C cycle predictions by five dynamic global vegetation models was associated with the response of tropical vegetation to drought. Furthermore, McDowell et al. (2013, this issue) also showed that there were large uncertainties in the prediction of C and hydraulic properties and insect dynamics in semiarid woodland species in New Mexico, and these uncertainties caused challenges in ecosystem dynamics modeling. Considering the poor model performance under drought, the enormous potential impact of drought on vegetation, and the critical vegetation feedback to climate (Jiang et al., 2013), it is of utmost importance that the international research community works together to improve the prediction accuracy of vegetation responses to potential drought stress across the globe.
To better predict vegetation responses to drought, we will need to resolve at least four key components of the system. First, we need to accurately simulate the impacts of drought on plant photosyn- thesis. Most current vegetation models in ESMs use an empirical adjustment factor for photosynthetic capacity based on soil moisture condition. Powell et al.’s data-model comparisons showed that this empirical parameterization may fail under drought conditions because most systems for which the models are parameterized are not particularly water limited. The challenge to correctly parameterize the model globally is that we need extensive global datasets to evaluate the model performance for different species and ecosystems, ideally under imposed or unusual drought conditions.
Second, it is critical that we consider the potential damage to plant functionality resulting from drought, which is not considered in the six models included in Powell et al.’s study. Damages that are
No claim to original US goverment works New Phytologist ! 2013 New Phytologist Trust

New Phytologist
particularly critical are those that lead to a lower C fixation capacity of vegetation during and after drought. One type of damage could result from xylem cavitation due to loss of water or very high tension of water within the xylem during drought, which could lead to a loss of conductivity. The lost conductivity could recover after drought if the embolized (gas-filled) conduits could be refilled (Holbrook & Zwieniecki, 1999); however, it is also possible that the xylem functionality can be severely damaged if the conductivity loss passes a certain critical value (Urli et al., 2013). To illustrate the effect of this xylem damage on C fluxes, we compare the simulated net primary productions (NPPs) of vegetation for a pin~on pine–juniper (Pinus edulis–Juniperus monosperma) woodland in New Mexico, with and without the consideration of refilling of embolized conduits in xylem (see Fig. 1). Our simple analysis demonstrates that the after-drought NPP could be 30% lower than the pre- drought NPP in the case of limited refilling, even if trees do not die. Thus, hydraulic damage could be important to accurately simulate
Commentary Forum 299
the C fluxes after drought. Currently, we already have the capability to simulate the impacts of water limitation on plant physiology from the roots to the leaves in hydrodynamic models (e.g. Sperry et al., 1998; Domec et al., 2012); however, we need more extensive data to determine the magnitudes and types of potential functional damage during drought and the rate of functionality recovery after drought.
Third, we must improve our understanding and simulation of drought effects on respiration (Powell et al., 2013). Respiration is potentially critical in determining both growth and mortality, because it affects the relative amount of fixed C allocated to growth and the depletion rate of C storage during drought (McDowell et al., 2011). An interesting finding of Powell et al.’s study is that models predict autotrophic respiration decreasing, whereas obser- vations from the drought manipulation experiments show increas- ing respiration in all except for one plot. Respiration has also been observed to decrease during drought in temperate conifers (Sevanto
(a) 400
300
200
100
0
(c) 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00
(b) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
(d) 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
Fast refilling No refilling
123456
0
500
1000 1500
Simulation day
2000 2500
Fast refilling No refilling
Fast refilling No refilling
Transpriation (kg water m–2 ground d–1) Annual precipitation (mm)
Relative NPP Proportion loss of conductivity
0
500 1000 1500 2000 2500
Simulation day
1
2 3
4 5 6
Simulation year
Fig.1 Effectsofembolism-inducedxylemdamageonsimulatednetprimaryproduction(NPP).ThiseffectisdemonstratedbycomparingthesimulatedNPPof the pin~on pine under 3 yr of normal climate, followed by 1 yr of extreme drought and another 2 yr of normal climate. The normal climate is represented by the climate of year 2007 based on the climate data from a site in Sevilleta National Wildlife Refuge, New Mexico, USA (34o 23′11′′N, 106o31′46′′W) and the drought climate is represented by a 57% reduction in precipitation compared to year 2007. The simulation is based on a modified version of an Ecosystem Demography (ED) Model (Fisher et al., 2010). We explicitly added the simulation of xylem water storage to test the effect of cavitation on NPP. (a) Annual precipitation for the six simulation years; (b) the proportion loss of xylem conductivity due to cavitation, by considering fast refilling (refilled in 1 d) and no refilling of embolized conduits in xylem; (c) simulated transpiration rates; (d) the difference in NPP between different refilling scenarios.
No claim to original US goverment works New Phytologist (2013) 200: 298–300 New Phytologist ! 2013 New Phytologist Trust www.newphytologist.com
Simulation year
300 Forum Commentary
et al., 2013). This indicates that there may be species-specific and site-specific differences among respiration responses. These differ- ences have not been addressed in the models because of a lack of empirical data. Thus, models typically downscale respiration in proportion to the photosynthetic capacity, which leads to errors in model simulations (Powell et al., 2013).
Finally, it is important that we develop the capacity to quantitatively predict the timing and extent of drought-induced vegetation death and the

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ล่าสุด เปลี่ยนแปลงที่เกิดจากภัยแล้งพืชพรรณไม้ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น (อัลเลน et al., 2010) และมีการแก้ไขแบบจำลองแสร้งเฉพาะพืชตอบสนองต่อภัยแล้ง (เช่น Fisher et al., 2010 Domec et al., 2012) อย่างไรก็ตาม ได้ดำเนินการทดสอบอย่างเข้มงวดไม่กี่เพื่อประเมินวิธีการที่ดีพืชรูปแบบจำลองการตอบสนองของพืชที่เกิดจากภัยแล้ง (Galbraith etal., 2010) ในปัญหาของ Phytologist ใหม่ พาวเวล et al. (นำ 350-365) ดำเนินการศึกษาเปรียบเทียบแบบจำลองข้อมูลสำคัญเพื่อประเมินรูปแบบจำลองของการตอบสนองพืชและระบบนิเวศเพื่อทดลองการจัดการภัยแล้งในอเมซอน ศึกษาเฉพาะการเปิดเผยข้อจำกัดสำคัญของห้ารุ่นชีวบริเวณรัฐ-of-the-art และแบบจำลองระบบนิเวศภาคพื้น hydrodynamic หนึ่ง พวกเขาพบว่า แบบจำลองชีวบริเวณแม่นยำจับ fluxes คาร์บอน (C) ในการควบคุมผืน แต่ fluxes C และน้ำไม่ดีจำลอง ดัชนีพื้นที่ใบตามฤดูกาล และการตายของพืชภายใต้ภัยแล้งตาม ผลลัพธ์นี้เป็นสำคัญ เพราะชัดเจนชี้ทางสู่การพัฒนารูปแบบเฉพาะ และทดลองฟิลด์ต้องเพื่อทายคำตอบระบบนิเวศภาคพื้นแล้ง' ... .increased ความพยายามของเราเข้าใจปัจจุบันของผลตอบรับของระบบนิเวศน้ำความเครียดจำเป็นอย่างเร่งด่วนด้วย 'พืชเป็นส่วนของระบบนิเวศภาคพื้น และมีบทบาทสำคัญในการควบคุมบรรยากาศ CO2 และสภาพภูมิอากาศอัตราแลกเปลี่ยนและจัดเก็บข้อมูลของ C และพลังงาน เนื่องจากความสำคัญของพืชควบคุมระบบอากาศของเรา แม้ในช่วงโลกระบบรุ่น (ESMs) มีแล้วจดทะเบียนแสดงเรื่องของพืช (Moorcroft, 2006) แม้ว่าดีมีการปรับปรุงให้พืชเริ่มต้นโมดูลภายใน ESMs (เทียบเท่ารุ่นชีวบริเวณกระดาษพาวเวล et al.) (Moorcroft, 2006), เป็นข้อจำกัดสำคัญที่โมดูลเหล่านี้สเตรชัน vegeta ถูกสร้างขึ้นโดยทั่วไปในเรือรวมความสัมพันธ์ในลักษณะพืชพรรณและสภาพภูมิอากาศผ่าน ดังนั้น พวกเขาไม่สามารถทำนายประสิทธิภาพของพืชภายใต้สภาพภูมิอากาศในอนาคตที่มีความแตกต่างจากอดีตพื้นที่สำคัญอากาศ – พืชวิจัยในทศวรรษที่สองที่ได้รับการ ประเมินผลของการเติมเต็มให้ CO2298 Phytologist ใหม่ (2013) 200:298-300 ที่ www.newphytologist.comข้อจำกัดของธาตุอาหารและการโต้ตอบในการเจริญเติบโตของพืช การทายผลตอบสนองของพืชการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอนาคตได้อย่างถูกต้อง อย่างไรก็ตาม เราเสนอพยายามเพิ่มความเข้าใจของเราปัจจุบันของผลตอบรับของระบบนิเวศน้ำความเครียดจำเป็นเร่งด่วน ข้อเสนอของเราตั้งอยู่ที่อาร์กิวเมนต์สามต่อไปนี้ ครั้งแรก ตามแผงว่าด้วยในสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง (IPCC), 100 ปีถัดไป ในระดับมากที่สุดและต่ำกลาง-latitudes เจอเพิ่มเวลาฝน (IPCC, 2007) สัดส่วนของพื้นที่ที่ดินทุกข์ภัยแล้งมากอาจเพิ่มจาก 1% ในปัจจุบัน 30% โดยตอนท้ายของศตวรรษยี่สิบแรก (ลิตี้เบอร์กและ al., 2006) ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในพืชและผลป้อนกลับซีสอดคล้องกับสภาพภูมิอากาศอาจจะมหาศาล (Jiang et al., 2013) สอง ไม่เปลี่ยนแปลงภูมิภาคในสเตรชัน precipita เราได้เห็นแล้วแนวโน้มการเพิ่มขึ้นของการตายที่เกิดจากภัยแล้งหรือแมลงในพืชสำคัญทุกโซนทั่วโลก (อัลเลน etal., 2010), ขับเคลื่อน โดยการเพิ่มอุณหภูมิในส่วน และเชื่อมโยงเพิ่มขึ้นความดันไอติด ที่สาม มีหลักฐานว่า การสร้างแบบจำลองปัจจุบันล้มเหลวในการจำลอง dynamics พืชภายใต้ภัยแล้ง ถูกต้องตามที่แสดงโดยพาวเวล et al ตะเข็บและ al. (2008) มีแสดงว่า ไม่แน่นอนที่ใหญ่ที่สุดในโลกคาดคะเนวงจร C โดยแบบจำลองพืชแบบสากลห้าหนึ่งเกี่ยวข้องกับการตอบสนองของพืชเขตร้อนกับภัยแล้ง นอกจากนี้ McDowell et al. (2013 ปัญหานี้) ยัง พบว่า มีความไม่แน่นอนขนาดใหญ่ในคำทำนายของ C และคุณสมบัติไฮดรอลิกและ dynamics แมลงในสปีชีส์วู้ดแลนด์ semiarid ในนิวเม็กซิโก และความไม่แน่นอนเหล่านี้เกิดจากความท้าทายในการจำลองระบบนิเวศ dynamics พิจารณาแบบจำลองที่ดีประสิทธิภาพการทำงานภายใต้ภัยแล้ง ภัยแล้งบนพืชผลกระทบมหาศาล และผลป้อนกลับพืชสำคัญกับสภาพภูมิอากาศ (Jiang et al., 2013), มันเป็นสิ่งสำคัญสูงสุดที่ชุมชนวิจัยนานาชาติทำงานร่วมกันเพื่อปรับปรุงความแม่นยำทำนายของพืชตอบสนองต่อความเครียดภัยแล้งที่อาจเกิดขึ้นทั่วโลกการทำนายดี พืชตอบสนองต่อภัยแล้ง เราจะต้องแก้ไของค์ประกอบที่สำคัญอย่างน้อย 4 ระบบ ครั้งแรก เราจำเป็นต้องจำลองผลกระทบของภัยแล้งในพืช photosyn วิทยานิพนธ์ได้อย่างถูกต้อง ล่าสุดรุ่นพืชใน ESMs ใช้ปัจจัยการปรับปรุงผล photosynthetic กำลังการผลิตขึ้นอยู่กับสภาพความชื้นของดิน Al. พาวเวลและเปรียบเทียบข้อมูลแบบจำลองพบว่า parameterization นี้ผลอาจล้มเหลวสภาวะภัยแล้ง เพราะระบบส่วนใหญ่ที่มีค่าพารามิเตอร์รูปแบบไม่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำที่จำกัด ความท้าทายการ parameterize แบบทั่วโลกได้อย่างถูกต้องคือ เราต้อง datasets อย่างกว้างขวางทั่วโลกประเมินประสิทธิภาพรูปแบบสำหรับชนิดที่แตกต่างกันและระบบนิเวศ ห้องภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด หรือผิดปกติภัยแล้งสอง มันเป็นสิ่งสำคัญที่เราพิจารณาความเสียหายเกิดโรงงานทำงานที่เกิดจากภัยแล้ง ซึ่งไม่มีพิจารณาในรุ่น 6 ที่รวมอยู่ในการศึกษาของ al. et พาวเวล ความเสียหายที่ไม่เรียกร้องให้รัฐบาลสหรัฐฯ เดิมทำงาน Phytologist ใหม่ 2013 ใหม่ Phytologist แทนPhytologist ใหม่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นผู้ที่นำไปสู่ความจุเบี C ล่างของพืชในระหว่าง และหลัง จากภัยแล้ง ชนิดของความเสียหายอาจเกิดจาก xylem cavitation เนื่องจากสูญเสียน้ำหรือความตึงเครียดสูงมากของน้ำภายใน xylem ในช่วงภัยแล้ง ซึ่งอาจทำให้สูญเสียนำ นำสูญหายสามารถกู้คืนหลังจากแล้งถ้า conduits (เติมแก๊ส) embolized อาจเติม (Holbrook & Zwieniecki, 1999); อย่างไรก็ตาม ยังสามารถได้ว่า ฟังก์ชัน xylem สามารถรุนแรงเสียหายถ้าขาดทุนนำผ่านสำคัญค่า (Urli et al., 2013) การแสดงผลของความเสียหายนี้ xylem C fluxes เราเปรียบเทียบการจำลองสุทธิหลักผลิต (NPPs) ของพืชสำหรับ pin ~ ในสนจูนิเปอร์ (Pinus edulis – Juniperus monosperma) ป่าในนิวเม็กซิโก มี และไม่ มีการพิจารณาเติมของ conduits embolized ใน xylem (ดู Fig. 1) วิเคราะห์ของเราแสดงว่า NPP แล้งหลังอาจจะต่ำกว่าฤดูแล้งก่อน NPP กรณีเติมจำกัด 30% แม้ว่าต้นไม้ไม่ตาย ดังนั้น ไฮดรอลิกเสียหายอาจจะต้องจำลองได้อย่างถูกต้องเวทีความเห็น 299fluxes C หลังจากภัยแล้ง ขณะนี้ เรามีความสามารถในการจำลองผลกระทบต่อการจำกัดน้ำสรีรวิทยาของพืชจากรากกับใบ hydrodynamic รุ่น (เช่น Sperry และ al., 1998 Domec et al., 2012); อย่างไรก็ตาม เราต้องการข้อมูลเพิ่มเติมอย่างละเอียดเพื่อกำหนด magnitudes และชนิดของความเสียหายทำงานอาจเกิดขึ้นในช่วงแล้งและอัตราการกู้คืนงานหลังจากภัยแล้งที่สาม เราต้องปรับปรุงความเข้าใจของเราและการจำลองผลกระทบภัยแล้งหายใจ (พาวเวล et al., 2013) หายใจเป็นอาจสำคัญในการเจริญเติบโตและการตาย การกำหนด เพราะจะมีผลกับญาติจำนวน C คงที่ปันส่วนให้เจริญเติบโตและอัตราการลดลงของ C เก็บในช่วงแล้ง (McDowell et al., 2011) การค้นหาน่าสนใจศึกษาพาวเวล et al. ได้ว่า แบบจำลองทำนาย autotrophic หายใจลดลง ขณะ obser-vations จากการทดลองจัดการภัยแล้งแสดง increas กำลังหายใจทั้งหมดยกเว้นแผนหนึ่ง นอกจากนี้ยังได้พบหายใจลดลงในช่วงแล้งในแจ่ม conifers (Sevanto(ก) 4003002001000(c) 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00(ข) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0(d) 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0เติมไม่เติมอย่างรวดเร็ว12345605001000 1500จำลองวัน2000 2500เติมไม่เติมอย่างรวดเร็วเติมไม่เติมอย่างรวดเร็วฝนปี Transpriation (กก.น้ำล่าง m – 2 d-1) (mm)ญาติสูญเสียสัดส่วน NPP นำ0500 1000 1500 2000 2500จำลองวัน12 34 5 6ปีจำลองภาพ Effectsofembolism-inducedxylemdamageonsimulatednetprimaryproduction(NPP) ThiseffectisdemonstratedbycomparingthesimulatedNPPof pin ~ บนสนอากาศปกติต่ำกว่า 3 ปี ตาม ด้วยปี 1 ของภัยแล้งมากและปีอื่น 2 ของสภาพภูมิอากาศปกติ สภาพภูมิอากาศปกติจะแทน ด้วยสภาพภูมิอากาศของปี 2550 โดยใช้ข้อมูลสภาพภูมิอากาศจากเว็บไซต์ใน Sevilleta แห่งชาติสัตว์ป่าหลบ นิวเม็กซิโก สหรัฐอเมริกา (34o 23′11′′N, 106o31′46′′W) และแสดง โดยลด 57% เมื่อเทียบกับปี 2550 ฝนสภาพอากาศแล้ง การจำลองขึ้นอยู่กับการปรับเปลี่ยนของแบบจำลองระบบนิเวศเฟนฮอว์ (ED) (Fisher et al., 2010) นอกจากนี้เราชัดเจนเพิ่มการจำลองของ xylem เก็บน้ำเพื่อทดสอบผลของ cavitation ใน NPP (ก) ฝนประจำปีสำหรับปีจำลอง 6 (ข) การสูญเสียสัดส่วนของ xylem นำจาก cavitation โดยพิจารณาเติมรวดเร็ว (เติมใน 1 d) และไม่เติม conduits embolized ใน xylem (ค) จำลอง transpiration ราคา (d ความแตกต่าง) NPP ระหว่างเติมสถานการณ์แตกต่างกันไม่เรียกร้องให้รัฐบาลสหรัฐฯ ฉบับทำใหม่ Phytologist (2013) 200:298-300 Phytologist ใหม่ 2013 www.newphytologist.com ใจ Phytologist ใหม่ปีจำลองความเห็น 300 เวทีร้อยเอ็ด al., 2013) บ่งชี้ว่า อาจมี species-specific และไซต์แตกต่างระหว่างคำตอบหายใจ เหล่านี้แตกต่างกัน-ences มีไม่ได้อยู่ในรูปแบบเนื่องจากขาดข้อมูลประจักษ์ ดังนั้น รุ่นปกติ downscale หายใจสัด photosynthetic กำลังการผลิต ซึ่งนำไปสู่ข้อผิดพลาดในแบบจำลอง (พาวเวล et al., 2013)ในที่สุด เป็นสิ่งสำคัญที่เราพัฒนากำลังการผลิตเพื่อทำนายระยะเวลาและขอบเขตของการเสียชีวิตเกิดจากภัยแล้งพืช quantitatively และ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เมื่อเร็ว ๆ นี้การเปลี่ยนแปลงของภัยแล้งที่เกิดขึ้นในพืชผักที่ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น (อัลเลน, et al, 2010.) และรูปแบบที่ได้รับการปรับปรุงโดยเฉพาะการจำลองการตอบสนองของพืชต่อความแห้งแล้ง (เช่นฟิชเชอร์, et al, 2010;.. Domec et al, 2012) อย่างไรก็ตามการทดสอบอย่างเข้มงวดไม่กี่ได้รับการดำเนินการในการประเมินวิธีการที่ดีแบบจำลองการตอบสนองของพืชผักพืชฤดูแล้งที่เกิดจาก (Galbraith etal., 2010) ในเรื่องของใหม่ Phytologist นี้พาวเวลและอัล (PP. 350-365) ดำเนินการศึกษาเปรียบเทียบข้อมูลรูปแบบที่สำคัญในการประเมินการจำลองรูปแบบของการตอบสนองของพืชและระบบนิเวศที่จะทดลองการจัดการภัยแล้งในอเมซอน การศึกษาครั้งนี้ที่ไม่ซ้ำกันเผยให้เห็นข้อ จำกัด ที่สำคัญของห้ารัฐของศิลปะแบบชีวมณฑลและรูปแบบหนึ่งของระบบนิเวศบกอุทกพลศาสตร์ พวกเขาพบว่ารูปแบบชีวมณฑลได้อย่างถูกต้องจับคาร์บอน (C) ฟลักซ์ในแปลงควบคุม แต่จำลองไม่ดีซีและฟลักซ์น้ำ, ดัชนีพื้นที่ใบตามฤดูกาลและการเสียชีวิตพืชภายใต้ภัยแล้งที่กำหนด ผลที่ได้นี้เป็นสิ่งสำคัญเพราะมันได้อย่างชัดเจนชี้ทางไปสู่การพัฒนารูปแบบที่เฉพาะเจาะจงและทดลองที่จำเป็นในการตอบสนองที่ดีกว่าคาดการณ์ของระบบนิเวศบกภัยแล้ง.
... เพิ่มความพยายามในการปรับปรุงความเข้าใจของเราในปัจจุบันของการตอบสนองต่อความเครียดของระบบนิเวศน้ำจะต้องเร่งด่วน.
พืช เป็นส่วนที่สำคัญของระบบนิเวศบกและมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการปล่อย CO2 ในชั้นบรรยากาศและสภาพภูมิอากาศโดยการแลกเปลี่ยนและการเก็บรักษา C และพลังงาน เพราะความสำคัญของการควบคุมพืชในระบบภูมิอากาศของเราแม้รุ่นระบบโลกในช่วงต้น (ESMS) ได้จัดตั้งขึ้นแล้วการแสดงที่เรียบง่ายของพืช (Moorcroft 2006) แม้ว่าการปรับปรุงที่ดีได้รับการเริ่มต้นโมดูลพืชภายใน ESMS (เทียบเท่า Biosphere รูปแบบในพาวเวล et al, กระดาษ. 's) (Moorcroft 2006) ซึ่งเป็นข้อ จำกัด ที่สำคัญคือว่าสิ่งเหล่านี้ผักโมดูลการที่ถูกสร้างขึ้นโดยทั่วไปในความสัมพันธ์เชิงประจักษ์จำนวนมาก เรือระหว่างลักษณะพืชพรรณและสภาพภูมิอากาศที่ผ่านมา ดังนั้นพวกเขาอาจล้มเหลวที่จะคาดการณ์ผลการดำเนินงานพืชภายใต้สภาพภูมิอากาศในอนาคตที่มีความแตกต่างจากที่ผ่านมา.
พื้นที่กุญแจสำคัญสำหรับการวิจัยสภาพภูมิอากาศพืชผักในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาได้รับการประเมินผลกระทบของการเพิ่มปริมาณ CO2 ที่
298 ใหม่ Phytologist (2013 ) 200: 298-300 www.newphytologist.com
ข้อ จำกัด ของสารอาหารและการมีปฏิสัมพันธ์ของพวกเขาในการเจริญเติบโตของพืช เพื่อให้ถูกต้องคาดการณ์ความคิดเห็นพืชกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศในอนาคต แต่เราเสนอว่าเพิ่มความพยายามในการปรับปรุงความเข้าใจของเราในปัจจุบันของการตอบสนองต่อความเครียดของระบบนิเวศน้ำจะต้องเร่งด่วน ข้อเสนอของเราจะขึ้นอยู่กับสามข้อโต้แย้งต่อไปนี้ ครั้งแรกตามที่คณะกรรมการระหว่างรัฐบาลเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (IPCC) ใน 100 ปีข้างหน้า subtropics มากที่สุดและต่ำกว่าละติจูดกลางสามารถประสบการณ์เวลาที่เพิ่มขึ้นระหว่างเหตุการณ์การตกตะกอน (IPCC, 2007) สัดส่วนของพื้นผิวดินแดนทุกข์ภัยแล้งที่รุนแรงอาจเพิ่มขึ้นจาก 1% สำหรับวันปัจจุบันถึง 30% ในตอนท้ายของศตวรรษที่ยี่สิบเอ็ดแรก (เบิร์ et al., 2006) ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในพืชนี้และข้อเสนอแนะ C ที่สอดคล้องกับสภาพภูมิอากาศที่อาจจะยิ่งใหญ่ (เจียง et al., 2013) ประการที่สองโดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงในภูมิภาคเหยี่ยวซึ่งฝนที่เราได้เห็นแล้วมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นของการตายเกิดจากภัยแล้งหรือแมลงในเขตพืชที่สำคัญทั้งหมดทั่วโลก (อัลเลน etal., 2010) โดยได้แรงหนุนส่วนหนึ่งเกิดจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นในไอ การขาดดุลความดัน ประการที่สามมีหลักฐานว่ารุ่นปัจจุบันของรูปแบบไม่ถูกต้องจำลองการเปลี่ยนแปลงภายใต้ภัยแล้งพืชที่แสดงโดยพาวเวลและอัล นอกจากนี้ Sitch et al, (2008) ได้แสดงให้เห็นว่าหนึ่งในความไม่แน่นอนการคาดการณ์ที่ใหญ่ที่สุดในรอบ C ทั่วโลกโดยห้าแบบไดนามิกรูปแบบพืชทั่วโลกมีความสัมพันธ์กับการตอบสนองของพืชเขตร้อนภัยแล้ง นอกจากนี้ McDowell, et al (2013 ปัญหานี้) นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่ามีความไม่แน่นอนที่มีขนาดใหญ่ในการทำนายของ C และคุณสมบัติไฮโดรลิคและการเปลี่ยนแปลงสายพันธุ์ของแมลงในป่าแห้งแล้งในเม็กซิโกและความไม่แน่นอนเหล่านี้ก่อให้เกิดความท้าทายในการสร้างแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศ พิจารณาผลการดำเนินงานรูปแบบที่ไม่ดีภายใต้ภัยแล้งส่งผลกระทบต่อศักยภาพมหาศาลจากภัยแล้งในพืชผักและข้อเสนอแนะของพืชที่สำคัญในการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (เจียง et al., 2013) ก็มีความสำคัญสูงสุดที่ชุมชนวิจัยระหว่างประเทศทำงานร่วมกันเพื่อปรับปรุงความถูกต้องทำนาย การตอบสนองของพืชต่อความเครียดภัยแล้งที่อาจเกิดขึ้นทั่วโลก.
เพื่อให้คาดการณ์การตอบสนองของพืชต่อความแห้งแล้งเราจะต้องแก้ไขอย่างน้อยสี่องค์ประกอบที่สำคัญของระบบ อันดับแรกเราต้องที่จะต้องจำลองผลกระทบจากภัยแล้งในวิทยานิพนธ์ photosyn- โรงงาน ส่วนใหญ่รุ่นพืชในปัจจุบัน ESMS ใช้ปัจจัยการปรับเชิงประจักษ์สำหรับความจุในการสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับสภาพความชื้นในดิน พาวเวล et al. ของการเปรียบเทียบข้อมูลที่แสดงให้เห็นว่ารูปแบบการ parameterization เชิงประจักษ์นี้อาจล้มเหลวภายใต้ภาวะภัยแล้งเนื่องจากระบบมากที่สุดสำหรับรุ่นที่จะแปรไม่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำ จำกัด ความท้าทายอย่างถูกต้อง parameterize รูปแบบทั่วโลกคือการที่เราต้องชุดข้อมูลทั่วโลกที่ครอบคลุมเพื่อประเมินผลการทำงานรูปแบบสำหรับสายพันธุ์ที่แตกต่างกันและระบบนิเวศนึกคิดภายใต้ภาวะภัยแล้งที่กำหนดหรือผิดปกติ.
ประการที่สองมันเป็นสิ่งสำคัญที่เราพิจารณาความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับการทำงานของพืชที่เกิดจากการ ภัยแล้งซึ่งไม่ได้พิจารณาในหกรูปแบบรวมอยู่ในพาวเวล et al, การศึกษา. ของ ความเสียหายที่ไม่เรียกร้องให้รัฐบาลเดิมผลงานของสหรัฐอเมริกา Phytologist ใหม่!
2013 ใหม่ Phytologist
เชื่อถือNew Phytologist โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สำคัญเป็นคนที่นำไปสู่การลดลงความสามารถในการตรึง C ของพืชในระหว่างและหลังภัยแล้ง ประเภทหนึ่งของความเสียหายที่อาจจะเป็นผลมาจากการเกิดโพรงอากาศท่อน้ำเนื่องจากการสูญเสียน้ำหรือความตึงเครียดที่สูงมากของน้ำที่อยู่ในท่อน้ำในช่วงฤดูแล้งซึ่งอาจนำไปสู่การสูญเสียของการนำไฟฟ้า การนำหายไปสามารถกู้คืนหลังจากฝนแล้งถ้าเกิดภาวะ (ก๊าซที่เต็มไปด้วย) ท่อร้อยสายไฟอาจจะเติม (ฮอลบรูและ Zwieniecki, 1999); แต่ก็เป็นไปได้ว่าการทำงานของท่อน้ำที่สามารถความเสียหายอย่างรุนแรงถ้าการสูญเสียการนำผ่านค่าที่สำคัญบางอย่าง (Urli et al., 2013) เพื่อแสดงให้เห็นผลกระทบของความเสียหาย xylem นี้ฟลักซ์ซีเราเปรียบเทียบโปรดักชั่นหลักจำลองสุทธิ (NPPs) ของพืชสำหรับขา ~ บนสนจูนิเปอร์ (ปินัส edulis-สน monosperma) ป่าไม้ในเม็กซิโกที่มีและไม่มีการพิจารณาของ เติมท่อร้อยสายไฟท่อน้ำเกิดภาวะใน (ดูรูปที่ 1). การวิเคราะห์อย่างง่ายของเราแสดงให้เห็นว่าหลังจากที่แล้ง NPP อาจจะเป็น 30% ต่ำกว่าภัยแล้งก่อน NPP ในกรณีของการเติม จำกัด แม้ว่าต้นไม้ไม่ตาย ดังนั้นความเสียหายที่อาจจะไฮโดรลิกที่สำคัญที่จะต้องจำลองความเห็น 299 ฟอรั่มฟลักซ์ซีหลังจากฝนแล้ง ขณะนี้เรามีความสามารถในการจำลองผลกระทบของข้อ จำกัด ของน้ำบนสรีรวิทยาของพืชจากรากใบในรูปแบบอุทกพลศาสตร์ (เช่น Sperry, et al, 1998;.. Domec et al, 2012); แต่เราต้องการข้อมูลที่กว้างขวางมากขึ้นในการกำหนดขนาดและประเภทของความเสียหายที่เกิดการทำงานที่อาจเกิดขึ้นในช่วงฤดูแล้งและอัตราการกู้คืนการทำงานหลังจากฝนแล้ง. the สามเราต้องปรับปรุงความเข้าใจและการจำลองของเราจากผลกระทบภัยแล้งในการหายใจ (พาวเวล et al., 2013) . และระบบหายใจอาจเป็นสำคัญในการกำหนดทั้งการเจริญเติบโตและอัตราการเสียชีวิตเพราะมันส่งผลกระทบต่อจำนวนเงินที่ญาติของ C คงที่จัดสรรให้กับการเจริญเติบโตและอัตราการลดลงของการจัดเก็บ C ในช่วงฤดูแล้ง (McDowell et al., 2011) หาที่ที่น่าสนใจของพาวเวล et al, การศึกษา. คือว่าแบบจำลองคาดการณ์การหายใจ autotrophic ลดลงในขณะที่ vations obser- จากการทดลองการจัดการภัยแล้งแสดง increas- หายใจไอเอ็นจีในทุกยกเว้นพล็อต และระบบหายใจยังได้รับการตั้งข้อสังเกตว่าจะลดลงในช่วงฤดูแล้งในพระเยซูเจ้าพอสมควร (Sevanto (ก) 400 300 200 100 0 (c) 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 (ข) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 (ง) 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 เติมได้อย่างรวดเร็วไม่มีการเติม123456 0 500 1000 1500 วันจำลอง2000 2500 เติมได้อย่างรวดเร็วไม่มีการเติมอย่างรวดเร็วเติมไม่เติมTranspriation (กกน้ำม. 2 พื้น d-1) ประจำปีการเร่งรัด (mm) ญาติสูญเสียสัดส่วนเอ็นพีพีการนำ0 500 1000 1500 2000 2500 วันจำลอง1 2 3 4 5 6 จำลองปีรูปที่ 1 ขา ~ สนอายุต่ำกว่า 3 ปีของสภาพภูมิอากาศปกติตามด้วย 1 ปีจากภัยแล้งรุนแรงและอีก 2 ปีของสภาพภูมิอากาศปกติ. สภาพภูมิอากาศปกติเป็นตัวแทนจากสภาพภูมิอากาศของปี 2007 อยู่บนพื้นฐานของข้อมูลสภาพภูมิอากาศจากเว็บไซต์ใน Sevilleta สัตว์ป่าแห่งชาติที่ ที่หลบภัย, New Mexico, สหรัฐอเมริกา (34o 23'11''N, 106o31'46''W) และสภาพภูมิอากาศภัยแล้งเป็นตัวแทนจากการลดลง 57% ในการตกตะกอนเมื่อเทียบกับปี 2007 จำลองจะขึ้นอยู่กับรุ่นล่าสุดของ . ประชากรศาสตร์ระบบนิเวศ (ED) รุ่น (. ฟิชเชอร์, et al, 2010) เราอย่างชัดเจนเพิ่มแบบจำลองของท่อน้ำเก็บน้ำเพื่อทดสอบผลกระทบของการเกิดโพรงอากาศใน NPP (ก) ประจำปีการเร่งรัดสำหรับหกปีจำลอง. (ข) การสูญเสียสัดส่วน การนำท่อน้ำอันเนื่องมาจากการเกิดโพรงอากาศโดยพิจารณาเติมได้อย่างรวดเร็ว (เติมใน 1 ง) และการเติมไม่มีท่อร้อยสายไฟเกิดภาวะในท่อน้ำ (ค) อัตราการคายจำลอง. (ง) ความแตกต่างใน NPP ระหว่างสถานการณ์เติมที่แตกต่างกันเรียกร้องไปที่เดิมสหรัฐไม่มีรัฐบาลทำงานใหม่ Phytologist (2013) 200: 298-300 Phytologist ใหม่! 2013 ใหม่ Phytologist เชื่อถือ www.newphytologist.com จำลองปี300ฟอรั่มความเห็นet al., 2013) นี้แสดงให้เห็นว่าอาจจะมีสายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงและความแตกต่างของเว็บไซต์ที่เฉพาะเจาะจงในหมู่การตอบสนองการหายใจ ความแตกต่างเหล่านี้ยังไม่ได้รับการแก้ไขในรูปแบบเพราะการขาดข้อมูลเชิงประจักษ์ ดังนั้นรูปแบบที่มักจะหายใจ downscale ในสัดส่วนที่ความสามารถในการสังเคราะห์แสงซึ่งนำไปสู่ความผิดพลาดในการจำลองรูปแบบ (พาวเวล et al., 2013). ในที่สุดก็เป็นสิ่งสำคัญที่เราพัฒนาความสามารถในการปริมาณการคาดการณ์ระยะเวลาและขอบเขตของภัยแล้งที่เกิดขึ้น การตายของพืชและ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เมื่อเร็ว ๆนี้การเปลี่ยนแปลงในฤดูแล้งพืชได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น ( Allen et al . , 2010 ) และรุ่นที่ได้รับการแก้ไขโดยเฉพาะพืชจำลองการตอบสนองภัยแล้ง ( เช่น Fisher et al . , 2010 ; domec et al . , 2012 ) อย่างไรก็ตาม การทดสอบอย่างเข้มงวดไม่กี่ได้รับการดำเนินการเพื่อประเมินว่าโมเดลจำลองเหตุการตอบสนองพืช ( พืชแล้งกัลเบรธคณะ . , 2010 )ในเรื่องใหม่ phytologist พาวล์ et al . ( PP 350 ( 365 ) ดําเนินการแบบจำลองข้อมูลเปรียบเทียบเพื่อประเมินแบบจำลองเชิงของพืชและระบบนิเวศการทดลองจัดการภัยแล้งในอเมซอน การศึกษาพิเศษนี้พบข้อจำกัดที่สำคัญของมณฑลและรัฐ - of - the - art ห้ารุ่นหนึ่งดัชนีระบบนิเวศบก แบบพวกเขาพบว่า มณฑลแบบถูกต้องจับคาร์บอน ( C ) ทั้งในแปลงควบคุม แต่ไม่ดี ) C และน้ำค่า ดัชนีพื้นที่ใบพืชตามฤดูกาล และภายใต้บังคับของภัยแล้งผลที่ได้นี้เป็นสําคัญ เพราะมันชัดเจนจุดวิธีการไปสู่การพัฒนารุ่นที่เฉพาะเจาะจงและการทดลองภาคสนามต้องดีกว่าคาดการณ์การตอบสนองของระบบนิเวศบกภัยแล้ง .
' . . . . . . . เพิ่มความพยายามที่จะปรับปรุงความเข้าใจของเราปัจจุบันของการตอบสนองของระบบนิเวศน้ำความเครียด '
ต้องการด่วนพืชเป็นส่วนหนึ่งกลางของระบบนิเวศบกและมีบทบาทในการควบคุมคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ บรรยากาศ ผ่านการแลกเปลี่ยนและกระเป๋าของ C และพลังงาน เพราะความสำคัญของการควบคุมพืชในระบบภูมิอากาศของเรา แม้แต่ระบบโลกแรกรุ่น ( esms ) ได้รวมการเป็นตัวแทนที่เรียบง่ายของพืช ( มูร์ครอฟต์ , 2006 )แม้ว่าการปรับปรุงที่ดีได้รับการทำพืชเริ่มต้นโมดูลภายใน esms ( เทียบเท่ากับรุ่นชีวมณฑลใน Powell et al . ( กระดาษ ) มูร์ครอฟต์ , 2006 ) , ข้อ จำกัด คีย์คือ เหล่านี้เบจิต้า , โมดูลที่สร้างขึ้นบนความสัมพันธ์เชิงประจักษ์โดยทั่วไปหลายเรือระหว่างลักษณะพืชและสภาพภูมิอากาศในอดีต ดังนั้นพวกเขาอาจล้มเหลวที่จะทำนายประสิทธิภาพของพืชภายใต้สภาวะภูมิอากาศในอนาคต ซึ่งแตกต่างจากอดีต
กุญแจโฟกัสพื้นที่วิจัยพืชและสภาพภูมิอากาศในอดีตสองทศวรรษที่ผ่านมาได้รับการประเมินผลของ CO2 enrichment
298 phytologist ใหม่ ( 2013 ) 200 : 298 – 300 www.newphytologist . com
สารอาหารข้อจำกัดและปฏิสัมพันธ์ ของพวกเขาในการเจริญเติบโตของพืชเพื่อที่จะได้อย่างถูกต้องทำนายพืชข้อเสนอแนะเพื่อเปลี่ยน บรรยากาศ ในอนาคต อย่างไรก็ตาม เราขอเสนอให้เพิ่มความพยายามที่จะปรับปรุงความเข้าใจของเราปัจจุบันของการตอบสนองของระบบนิเวศน้ำความเครียดกำลังต้องการด่วน ข้อเสนอของเราขึ้นอยู่กับอาร์กิวเมนต์สามต่อไปนี้ แรก ตามที่คณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ( IPCC ) ในอีก 100 ปีsubtropics ที่สุดและลดกลางละติจูดสามารถประสบการณ์ที่เพิ่มเวลาระหว่างเหตุการณ์การตกตะกอน ( IPCC , 2007 ) สัดส่วนของพื้นที่ผิวทุกข์ภัยแล้งที่รุนแรงอาจเพิ่มขึ้นจาก 1% สำหรับปัจจุบันถึง 30% โดยจุดสิ้นสุดของศตวรรษที่ 21 ( เบิร์ก et al . , 2006 )ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงนี้ในพืชและสอดคล้อง C ติชมบรรยากาศอาจยิ่งใหญ่ ( เจียง et al . , 2013 ) ประการที่สอง ไม่ว่าการเปลี่ยนแปลงในภูมิภาค precipita , เราได้เห็นการเพิ่มขึ้นของการตายที่เกิดจากภัยแล้งหรือแมลงในพืชหลักทุกโซนทั่วโลก ( Allen คณะ . , 2010 )