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A general integrative model for scaling plant growth, carbon flux, and functional trait spectra

机译：用于缩放植物生长，碳通量和功能性状谱的通用综合模型

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Linking functional traits to plant growth is critical for scaling attributes of organisms to the dynamics of ecosystems and for understanding how selection shapes integrated botanical phenotypes. However, a general mechanistic theory showing how traits specifically influence carbon and biomass flux within and across plants is needed. Building on foundational work on relative growth rate, recent work on functional trait spectra, and metabolic scaling theory, here we derive a generalized trait-based model of plant growth. In agreement with a wide variety of empirical data, our model uniquely predicts how key functional traits interact to regulate variation in relative growth rate, the allometric growth normalizations for both angiosperms and gymnosperms, and the quantitative form of several functional trait spectra relationships. The model also provides a general quantitative framework to incorporate additional leaf-level trait scaling relationships7'8 and hence to unite functional trait spectra with theories of relative growth rate, and metabolic scaling. We apply the model to calculate carbon use efficiency. This often ignored trait, which may influence variation in relative growth rate, appears to vary directionally across geographic gradients. Together, our results show how both quantitative plant traits and the geometry of vascular transport networks can be merged into a common scaling theory. Our model provides a framework for predicting not only how traits covary within an integrated allometric phenotype but also how trait variation mechanistically influences plant growth and carbon flux within and across diverse ecosystems.%能够利用植物的功能特征(如叶面积和质量、每株植物的叶子数量及 生物质生产的效率等)来在生态系统尺度上预测植物生长和碳通量的 能力，在包括生态学、种群生物学和全球变化研究等一系列领域都具 有重要意义。Enquist等人建立了一个模型，该模型能够进行这样的预 测，为将预测工作从植物特征多样性扩大到生态系统过程提供一个机 制基础。
机译：将功能性状与植物生长联系起来对于将生物的属性扩展到生态系统的动态以及了解选择如何塑造综合的植物表型至关重要。但是，需要一个通用的机械理论来说明性状如何特别影响植物内部和植物之间的碳和生物量通量。基于相对增长率的基础工作，有关功能性状谱的最新工作以及代谢缩放理论，在这里我们得出了基于性状的植物生长的广义模型。与各种各样的经验数据相一致，我们的模型可以独特地预测关键功能性状如何相互作用，以调节相对生长速率的变化，被子植物和裸子植物的异速生长归一化以及几种功能性状光谱关系的定量形式。该模型还提供了一个通用的定量框架，以结合其他叶级性状缩放关系7'8，从而将功能性状谱与相对生长率和代谢缩放的理论结合起来。我们应用该模型计算碳的利用效率。这种经常被忽略的特征，可能会影响相对增长率的变化，似乎在地理梯度上有方向性地变化。总之，我们的结果表明定量植物性状和血管运输网络的几何形状如何可以合并为通用的比例缩放理论。我们的模型不仅提供了一个框架来预测综合异性表型内的性状变化，而且还预测了性状变异如何机械地影响不同生态系统内和跨不同生态系统的植物生长和碳通量。％能够利用植物的功能特征（如叶面积和质量，每株植物的叶子数量及生物质生产的效率等）来在生态系统尺度上预测植物生长和碳通量的能力，在包括生态学，代谢生物学和全球变化研究等领域都具重要意义。Enquist等人建立了一个模型，该模型能够进行这样的预测，为将预测工作从植物特征扩展到生态系统过程提供一个机制基础。

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