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Evidence of altitudinal increase in photosynthetic capacity: gas exchange measurements at ambient and constant CO2 partial pressures
Annals of Forest Science ( IF 2.5 ) Pub Date : 2009-01-01 , DOI: 10.1051/forest/2009027
Caroline C. Bresson , Andrew S. Kowalski , Antoine Kremer , Sylvain Delzon

Abstract• Because all microclimatic variables change with elevation, it is difficult to compare plant performance and especially photosynthetic capacity at different elevations. Indeed, most previous studies investigated photosynthetic capacity of low- and high-elevation plants using constant temperature, humidity and light but varying CO2 partial pressures (PCO2).• Using gas exchange measurements, we compared here maximum assimilation rates (Amax) at ambient and constant-low-elevation PCO2for two temperate tree species along an altitudinal gradient (100 to 1600 m) in the Pyrénées mountains.• Significant differences in Amax were observed between the CO2 partial pressure treatments for elevations above 600 m, the between-treatment differences increasing with elevation up to 4 μmol m−2 s−1. We found an increase in Amax with increasing elevation at constant-low-elevation PCO2 but not at ambient PCO2 for both species. Given a 10% change in PCO2, a proportionally higher shift in maximum assimilation rate was found for both species.• Our results showed that high elevation populations had higher photosynthetic capacity and therefore demonstrated that trees coped with extreme environmental conditions by a combination of adaptation (genetic evolution) and of acclimation. Our study also highlighted the importance of using constant CO2 partial pressure to assess plant adaptation at different elevations.Résumé• Les conditions microclimatiques étant très variables avec l’altitude, il est difficile de comparer les performances d’une espèce végétale à différentes altitudes, particulièrement la capacité photosynthétique. En effet, la plupart des études antérieures ont estimé le taux maximal d’assimilation à basses et hautes altitudes en maintenant la température, l’humidité de l’air et la lumière constantes mais en laissant varier la pression partielle de CO2 (PCO2).• Afin de comparer le taux maximum d’assimilation (Amax) à pressions partielles de CO2 constantes de basse altitude et variables, nous avons effectué des mesures d’échanges gazeux sur deux espèces d’arbres tempérés le long d’un gradient altitudinal de 1600 m de dénivelé dans les Pyrénées françaises.• La différence entre les deux traitements de PCO2 est significative au-dessus de 600 m d’altitude et atteint un maximum de 4 μmol m−2 s−1. Pour les deux espèces, nous avons mis en évidence une augmentation de Amax avec l’altitude à PCO2 constantes mais pas à PCO2 ambiantes. Pour une modification de PCO2 de 10 %, le changement du taux maximum d’assimilation est proportionnellement supérieur chez les deux espèces.• Nos résultats montrent que les populations de hautes altitudes possèdent une capacité photosynthétique supérieure, démontrant que les arbres font face aux conditions environnementales extrêmes grâce à des adaptations génétiques ou des acclimatations. Notre étude souligne ainsi l’importance de fixer la PCO2 pour comparer l’adaptation des plantes à différentes altitudes.

中文翻译:

光合能力在海拔高度增加的证据:在环境和恒定 CO2 分压下的气体交换测量

摘要• 由于所有小气候变量都随海拔变化而变化,因此很难比较不同海拔的植物性能,尤其是光合能力。事实上,大多数先前的研究使用恒定的温度、湿度和光照但改变 CO2 分压 (PCO2) 来研究低海拔和高海拔植物的光合作用能力。• 通过气体交换测量,我们在这里比较了环境和环境下的最大同化率 (Amax)。比利牛斯山脉沿海拔梯度(100 至 1600 m)的两种温带树种的恒定低海拔 PCO2。• 在海拔 600 m 以上的 CO2 分压处理之间观察到 Amax 的显着差异,处理之间的差异增加海拔高达 4 μmol m−2 s−1。我们发现,在恒定低海拔 PCO2 下,Amax 随海拔升高而增加,但在环境 PCO2 下,这两种物种都没有。假设 PCO2 发生 10% 的变化,两个物种的最大同化率的变化成比例地更高。• 我们的结果表明,高海拔种群具有更高的光合能力,因此表明树木通过适应的组合来应对极端环境条件(遗传进化)和适应。我们的研究还强调了使用恒定的 CO2 分压来评估植物在不同海拔的适应性的重要性。简历• Les conditions microclimatiques étant très variables avec l'altitude, il est difficile de comparer les performances d'une espèce végétale à différentes heights, particulière la capacité photosynthétique。效果,la plupart des études antérieures ont estimé le taux maximal d'assimilation à basses et hautes heights en maintenant la température, l'humité de l'air et la lumière constantes mais en laissant varier la pression partielle de CO2。比较器 le taux maximum d'assimilation (Amax) à pressions partielles de CO2 constantes de basse 海拔和变量,nous avons effectué des mesures d'échangesgazeux sur deux espèces d'arbres tempérés le long d'un gradient altitudinal de 1600 m dans les Pyrénées françaises。• La différence entre les deux traitements de PCO2 est significative au-dessus de 600 m d'altitude et atteint un maximum de 4 μmol m−2 s−1。Pour les deux espèces, nous avons mis en évidence une Augmentation de Amax avec l'altitude à PCO2 constantes mais pas à PCO2 ambiantes。倒入 10% 的 PCO2 改性剂,le changement du taux maximum d'assimilation est rationellement supérieur chez les deux espèces.• Nos résultats montrent que lespopulation de hautes heights possèdent une capacité photosynthétique supérieure, démontrant encapacité photosynthétique supérieure, démontrant encapacité encapacité photosynthétique supérieure, démontrant encapacité que le . Notre étude Souligne ainsi l'importance de fixer la PCO2 pour comparer l'adaptation des plantes à différentes heights。
更新日期:2009-01-01
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