随着全球气候变化的加剧，人类活动对地球生态系统的影响日益显著，生态系统的健康面临巨大压力。生物多样性的丧失与生态系统生产力的下降，不仅威胁着植物物种的生存，还影响着生态系统的恢复与稳定。植物作为生态系统的重要组成部分，在全球变化压力下，特别是污染压力下，受到了严峻挑战。尽管已有研究探讨污染对植物生长的影响，但对于污染如何影响植物的更新过程，尤其是种子萌发和幼苗生长的机制，依然缺乏全面系统的全球尺度分析。
本研究在全球尺度量化了污染对野生植物更新过程的影响，通过整合4476个实验数据点，系统地评估了污染如何影响植物的种子萌发、萌发速度、幼苗生长和生物量分配等关键生命阶段。令人担忧的是，研究结果表明，污染对植物更新的抑制效应非常显著，种子萌发率、萌发速度和幼苗生长量的平均下降幅度分别达到33%、29%和42%。
研究发现污染对植物的影响具有普遍性，不同的污染物类型（如重金属、无机污染物、有机污染物和新兴污染物）都在不同程度上影响了植物的更新过程。其中，重金属污染污染对植物的影响表现出了浓度依赖的双重效应。低浓度时，污染反而促进植物的生长；而当污染浓度较高时，则会显著抑制植物的萌发和生长。这一发现表明，污染不仅仅影响植物的初期生长阶段，还对其后期的生长和生殖能力产生长期的负面影响。
在植物种类的反应上，不同物种对污染的适应性差异也较大。例如，某些植物在污染环境下表现出较强的抗性，如豆科植物和一些具有富集能力的植物，这些植物能够在污染环境中继续生长并且扩展种群。然而，大多数植物在污染压力下会遭受显著的生长抑制，特别是那些敏感和适应性较弱的物种。这样的变化最终会影响植物的种群更新能力和群落的结构稳定性。
本研究发现污染对植物更新的负面效应并不会因实验条件的不同而有所显著差异。从最为严格控制的生长箱到最为自然的野外实验环境，污染对植物的负面影响依然存在。这一结果表明，污染对植物的影响在不同环境下都是普遍的，并且具有高度的稳定性。尽管如此，野外研究的样本相对较少，这意味着在未来的研究中，更多的野外实验将是非常必要的，特别是那些能够反映自然污染环境中植物生长的真实情况的研究。在真实的环境中，污染物往往是以混合的形式存在的，而污染物之间的协同作用或拮抗作用可能会加剧或缓解其各自的影响。因此，未来的研究应该更好地整合不同污染物的交互效应以及其他环境应力因素的影响，以更加全面地评估污染对植物的实际影响。
该研究近日以“Global Meta-Analysis Reveals That Pollution Strongly Inhibits Seed-Based Regeneration of Wild Plants”为题发表于主流期刊《Global Ecology and Biogeography》。中国科学院武汉植物园宏观生态学研究组已毕业的硕士研究生徐庆庆为论文的第一作者，陈思翀研究员为论文的通讯作者。本研究受到国家自然科学基金项目和中国科学院引才计划的资助。
图1 污染背景下的种子萌发和幼苗生长
图2 污染对种子萌发和幼苗生长四个方面的总体影响以及对幼苗三个不同部位的影响
