Published September 1, 2021
| Version v1
Publication
Spatial variation of stomatal morphological traits in grassland plants of the Loess Plateau
- 1. Beijing Forestry University
- 2. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research
- 3. Chinese Academy of Sciences
- 4. University of Chinese Academy of Sciences
- 5. Northeast Normal University
Description
The stomata control carbon and water vapor exchange between the leaves and atmosphere and may reflect plant adaptation to climate change to some extent. However, the spatial variation of stomatal traits on different sides of the leaves' epidermis and their response to environmental changes remain unclear. Here, we measured stomatal density (SD), stomatal size (SS), and stomatal relative area (SRA) on both leaf surfaces of 181 plant species across an environmental gradient on the Loess Plateau. We calculated the proportion of stomatal traits between different epidermis surfaces of the leaves (abaxial and adaxial) and measured the total SD (SDtot), total SS (SStot), and total SRA (SRAtot) of the leaves as a whole. The SDtot, SStot, and SRAtot showed a log-normal distribution, differing across grassland types and plant functional groups, with a range of 22.57–890.09 stomata mm−2, 84.61–2022.81 μm2, and 0.51–43.71%, respectively. The SDtot, SStot, and SRAtot differed significantly between different grassland types. Meadow plants had larger SDtot, desert plants had larger SStot, and typical grassland plants had relatively larger SRAtot. The abaxial SD and SRA of the woody plants were significantly higher than those of herbaceous plants, but no significant differences were observed at the adaxial surface or for the overall leaf. A higher SDtot was correlated with a larger stomatal density ratio (R.SD) and smaller stomatal size ratio (R.SS). The R.SD, abaxial SD, abaxial SS, and adaxial SS were significantly correlated with environmental factors, but no such correlations were observed for the adaxial SD. These findings highlight the strong associations of stomatal traits with plant functional group and climate at a regional scale, representing the climatic adaptation strategies of stomatal traits across natural grassland communities.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تتحكم الثغور في تبادل الكربون وبخار الماء بين الأوراق والغلاف الجوي وقد تعكس تكيف النبات مع تغير المناخ إلى حد ما. ومع ذلك، لا يزال الاختلاف المكاني لسمات الفم على جوانب مختلفة من بشرة الأوراق واستجابتها للتغيرات البيئية غير واضح. هنا، قمنا بقياس كثافة الفم (SD)، وحجم الفم (SS)، والمنطقة النسبية للفم (SRA) على كل من أسطح الأوراق من 181 نوعًا من النباتات عبر التدرج البيئي على هضبة اللوس. قمنا بحساب نسبة سمات الفم بين أسطح البشرة المختلفة للأوراق (محورية ومحورية) وقمنا بقياس إجمالي SD (SDtot)، وإجمالي SS (SStot)، وإجمالي SRA (SRAtot) للأوراق ككل. أظهر SDtot و SStot و SRAtot توزيعًا طبيعيًا للسجل، يختلف عبر أنواع المراعي والمجموعات الوظيفية النباتية، مع نطاق 22.57-890.09 فوهات مم-2 و 84.61-2022.81 ميكرومتر 2 و 0.51-43.71 ٪ على التوالي. اختلفت SDtot و SStot و SRAtot بشكل كبير بين أنواع المراعي المختلفة. كانت نباتات المروج تحتوي على SDtot أكبر، وكانت النباتات الصحراوية تحتوي على SStot أكبر، وكانت نباتات المراعي النموذجية تحتوي على SRAtot أكبر نسبيًا. كان SD و SRA محوريين للنباتات الخشبية أعلى بكثير من تلك الخاصة بالنباتات العشبية، ولكن لم يلاحظ وجود اختلافات كبيرة على السطح المحوري أو للورقة الكلية. ارتبطت نسبة SDtot الأعلى بنسبة كثافة فموية أكبر (R.SD) ونسبة حجم فمية أصغر (R.SS). تم ربط R.SD و Abaxial SD و Abaxial SS و Adaxial SS بشكل كبير بالعوامل البيئية، ولكن لم تتم ملاحظة مثل هذه الارتباطات لـ Adaxial SD. تسلط هذه النتائج الضوء على الارتباطات القوية لسمات الفم مع المجموعة الوظيفية النباتية والمناخ على نطاق إقليمي، مما يمثل استراتيجيات التكيف المناخي لسمات الفم عبر مجتمعات المراعي الطبيعية.Translated Description (French)
Les stomates contrôlent l'échange de carbone et de vapeur d'eau entre les feuilles et l'atmosphère et peuvent refléter l'adaptation des plantes au changement climatique dans une certaine mesure. Cependant, la variation spatiale des traits stomatiques sur les différents côtés de l'épiderme des feuilles et leur réponse aux changements environnementaux restent peu claires. Ici, nous avons mesuré la densité stomatique (SD), la taille stomatique (SS) et la surface relative stomatique (SRA) sur les deux surfaces foliaires de 181 espèces végétales à travers un gradient environnemental sur le plateau de Loess. Nous avons calculé la proportion de traits stomatiques entre les différentes surfaces de l'épiderme des feuilles (abaxiales et adaxiales) et mesuré le SD total (SDtot), le SS total (SStot) et le SRA total (SRAtot) des feuilles dans leur ensemble. Le SDtot, le SStot et le SRAtot ont montré une distribution log-normale, différant selon les types de prairies et les groupes fonctionnels des plantes, avec une fourchette de 22,57-890,09 stomates mm−2, 84,61-2022,81 μm2 et 0,51-43,71%, respectivement. Les SDtot, SStot et SRAtot différaient significativement entre les différents types de prairies. Les plantes de prairie avaient une SDtot plus grande, les plantes du désert avaient une SStot plus grande et les plantes de prairie typiques avaient une SRAtot relativement plus grande. Les SD et SRA abaxiaux des plantes ligneuses étaient significativement plus élevés que ceux des plantes herbacées, mais aucune différence significative n'a été observée à la surface adaxiale ou pour l'ensemble de la feuille. Un SDtot plus élevé était corrélé à un plus grand rapport de densité stomatique (R.SD) et à un plus petit rapport de taille stomatique (R.SS). La R.SD, la SD abaxiale, la SS abaxiale et la SS adaxiale étaient significativement corrélées avec les facteurs environnementaux, mais aucune corrélation de ce type n'a été observée pour la SD adaxiale. Ces résultats mettent en évidence les fortes associations des traits stomatiques avec le groupe fonctionnel végétal et le climat à l'échelle régionale, représentant les stratégies d'adaptation climatique des traits stomatiques dans les communautés de prairies naturelles.Translated Description (Spanish)
Los estomas controlan el intercambio de carbono y vapor de agua entre las hojas y la atmósfera y pueden reflejar la adaptación de las plantas al cambio climático en cierta medida. Sin embargo, la variación espacial de los rasgos estomáticos en diferentes lados de la epidermis de las hojas y su respuesta a los cambios ambientales siguen sin estar claros. Aquí, medimos la densidad de estomas (SD), el tamaño de los estomas (SS) y el área relativa de los estomas (Sra) en ambas superficies de las hojas de 181 especies de plantas en un gradiente ambiental en la meseta de Loess. Calculamos la proporción de rasgos estomáticos entre las diferentes superficies de la epidermis de las hojas (abaxial y adaxial) y medimos la SD total (SDtot), SS total (SStot) y Sra total (SRAtot) de las hojas en su conjunto. El SDtot, SStot y SRAtot mostraron una distribución log-normal, que difiere entre los tipos de pastizales y los grupos funcionales de plantas, con un rango de 22.57-890.09 estomas mm−2, 84.61-2022.81 μm2 y 0.51–43.71%, respectivamente. El SDtot, SStot y SRAtot difirieron significativamente entre los diferentes tipos de pastizales. Las plantas de pradera tenían SDtot más grandes, las plantas del desierto tenían SStot más grandes y las plantas típicas de pastizales tenían SRAtot relativamente más grandes. Los SD y Sra abaxiales de las plantas leñosas fueron significativamente más altos que los de las plantas herbáceas, pero no se observaron diferencias significativas en la superficie adaxial o para la hoja en general. Una SDtot más alta se correlacionó con una mayor relación de densidad estomática (R.SD) y una menor relación de tamaño estomático (R.SS). El R.SD, SD abaxial, SS abaxial y SS adaxial se correlacionaron significativamente con factores ambientales, pero no se observaron tales correlaciones para el SD adaxial. Estos hallazgos destacan las fuertes asociaciones de los rasgos estomáticos con el grupo funcional de la planta y el clima a escala regional, lo que representa las estrategias de adaptación climática de los rasgos estomáticos en las comunidades de pastizales naturales.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الاختلاف المكاني للسمات المورفولوجية الفموية في نباتات المراعي في هضبة اللوس
- Translated title (French)
- Variation spatiale des traits morphologiques stomatiques chez les plantes des prairies du plateau de Loess
- Translated title (Spanish)
- Variación espacial de los rasgos morfológicos estomáticos en las plantas de pastizales de la meseta de Loess
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3168176108
- DOI
- 10.1016/j.ecolind.2021.107857
References
- https://openalex.org/W1512040559
- https://openalex.org/W1899058008
- https://openalex.org/W1965405937
- https://openalex.org/W1966249885
- https://openalex.org/W1966339301
- https://openalex.org/W1968577954
- https://openalex.org/W1974528949
- https://openalex.org/W1984554514
- https://openalex.org/W1989028318
- https://openalex.org/W1990221500
- https://openalex.org/W1994054178
- https://openalex.org/W2013410948
- https://openalex.org/W2019634049
- https://openalex.org/W2035853823
- https://openalex.org/W2037023704
- https://openalex.org/W2037043366
- https://openalex.org/W2038020583
- https://openalex.org/W2038966575
- https://openalex.org/W2042851883
- https://openalex.org/W2057424411
- https://openalex.org/W2058611016
- https://openalex.org/W2073391762
- https://openalex.org/W2074224302
- https://openalex.org/W2080219987
- https://openalex.org/W2082442207
- https://openalex.org/W2090808450
- https://openalex.org/W2091195355
- https://openalex.org/W2098818167
- https://openalex.org/W2106237216
- https://openalex.org/W2109054196
- https://openalex.org/W2116019111
- https://openalex.org/W2116726813
- https://openalex.org/W2117631271
- https://openalex.org/W2125037370
- https://openalex.org/W2128763697
- https://openalex.org/W2128772567
- https://openalex.org/W2141043581
- https://openalex.org/W2142317843
- https://openalex.org/W2153531534
- https://openalex.org/W2160815606
- https://openalex.org/W2161732840
- https://openalex.org/W2164052200
- https://openalex.org/W2166521630
- https://openalex.org/W2170860770
- https://openalex.org/W2307179126
- https://openalex.org/W2326824025
- https://openalex.org/W2412808242
- https://openalex.org/W2532269402
- https://openalex.org/W2549395918
- https://openalex.org/W2622529777
- https://openalex.org/W2725958241
- https://openalex.org/W2749391750
- https://openalex.org/W2790353102
- https://openalex.org/W2885893016
- https://openalex.org/W2890844508
- https://openalex.org/W2906495312
- https://openalex.org/W2939577101
- https://openalex.org/W2946155886
- https://openalex.org/W2951896643
- https://openalex.org/W2978637481
- https://openalex.org/W3093309943
- https://openalex.org/W4232225683
- https://openalex.org/W4247317890