Large-scale patterns of stomatal traits in Tibetan and Mongolian grassland species

We aimed to disentangle the influence of environmental variables on the spatial patterns in stomatal occurrence and stomatal traits. We surveyed the stomatal occurrence and the stomatal length (SL), density (SD) and index (SI) of 99 species in 150 grassland sites on the Tibetan and Inner Mongolian Plateau to explore their spatial patterns and evaluate the influence of climate. Of all species studied, two thirds were amphistomatous. The species from the Tibetan Plateau had larger but fewer stomata than those from Inner Mongolia. Among the climate factors examined, temperature and insolation affected SD, SI and SL, whereas the CO2 partial pressure and the relative humidity affected SD. The climatic variables showed similar effects on the spatial variation of the adaxial and abaxial stomatal traits. We conclude that the low temperature and high insolation at high altitudes may be responsible for the larger and fewer stomata in plants on the Tibetan Plateau. The stomatal parameters that are presented here can be used to model the gas exchanges at the ecosystem scale.

ZusammenfassungUnser Ziel war es, den Einfluss von Umweltfaktoren auf die räumlichen Muster des Auftretens der Eigenschaften von Stomata zu entschlüsseln. Wir untersuchten das Auftreten von Stomata, ihre Länge (SL), ihre Dichte (SD) und den Verteilungsindex (SI) von 99 Arten aus 150 Grasländern auf dem Hochland von Tibet und in der Inneren Mongolei, um ihre räumlichen Muster zu erkunden und den Einfluss des Klimas zu bewerten. Von allen untersuchten Arten, waren zwei Drittel amphistomatisch. Die Arten vom tibetischen Hochland besaßen größere aber weniger Stomata als die aus der Inneren Mongolei. Von den untersuchten Klimafaktoren beeinflussten Temperatur und Sonneneinstrahlung SD, SI und SL, während der CO2-Partialdruck und die relative Luftfeuchte SD beeinflussten. Die Klimafaktoren zeigten ähnliche Effekte auf die räumliche Variation von adaxialen und abaxialen Stomamerkmalen. Wir schließen, dass die geringe Temperatur und starke Sonneneinstrahlung in großen Höhen für die größeren und weniger zahlreichen Stomata auf dem Hochland von Tibet ursächlich sein könnte. Die Stomaparameter, die hier vorgestellt wurden, können benutzt werden, um den Gasaustausch auf Ökosystemebene zu modellieren.