Geographical variation in germination traits of the salt-marsh cordgrass Spartina alterniflora in its invasive and native ranges

入侵地和原产地盐沼植物互花米草种子萌发性状的地理变异 种子萌发是植物早期生活史中最重要的阶段,决定了植物的生态位和地理分布范围,对外来植物的入侵潜力有重要影响。盐沼植物互花米草(Spartina alterniflora)在中国沿海滩涂的入侵范围最大,并已入侵到比原产地更低的纬度范围,这为我们研究互花米草在不同地理区域之间以及沿纬度梯度的萌发性状差异和适应提供了契机。在控温培养箱中淡水培养条件下,我们比较研究了来自入侵地(19°–40° N)10 个地点和原产地(27°–43° N)16个地点不同纬度互花米草种群的种子萌发性状差异,以及这种差异与各种 群来源地潮差和气候因素的相关性。原产地互花米草种群种子的萌发率和萌发指数比入侵地种群分别高10%和20%,但入侵地互花米草种群的萌发速度比原产地快3 d。入侵地互花米草种群的萌发率和萌发 指数随着纬度升高呈现线性递增的变化趋势,而原产地呈现线性递减的变化趋势。入侵地和原产地互花米草种群的平均萌发时间都与纬度呈现线性负相关。入侵地互花米草种群的萌发率和萌发指数与年日均温、年日最低均温、和年日最高均温呈现负相关,而在原产地呈现相反的相关关系。入侵地和原产地互花米草种群的平均萌发时间分别与年日均温、年日最低均温和年日最高均温呈现正相关关系。我们的研究结果表明,入侵地和原产地互花米草种群的萌发率和萌发指数已沿纬度进化出不同的渐变群格局,但平均萌发时间进化出与原产地一致的纬度渐变群格局,即在生物入侵过程中沿纬度梯度种子萌发策略会随着入侵时间和过程而发生变化。     

不同纬度地区互花米草生长性状及适应性研究

互花米草是我国沿海潮间带分布面积最广的入侵植物, 研究不同纬度地区间互花米草的生长特征和适应对策有助于揭示该植物对大范围异质生境的入侵适应机制。对我国沿海10 个省市26 个地区互花米草生长情况的调查发现:1)不同地区间互花米草的株高、节长、基茎、单株地上生物量、种群密度等性状特征均存在显著差异(P<0.01), 其变化规律与纬度密切相关: 随着纬度的升高, 互花米草的株高、节长、基茎、单株地上生物量、种群地上生物量总体呈现先升后降的规律, 而种群密度呈现为先降后升的规律。2)边缘区的互花米草种群密度优势明显: 植物个体矮小细密,种群密度最高达到2668 株·m–2, 是分布区中部的20 多倍, 较高的种群密度大幅度增加了个体或分株数量, 提高了生存概率, 降低了因种群面积过小带来的种群灭绝风险; 分布区中部的互花米草植株个体优势明显: 植株种群密度较低, 但植株个体高大粗壮, 单株地上生物量最高达到48.81 g, 是分布区边缘的30 倍; 表明中心区和边缘区的互花米草种群分别表现出“表现最大化”和“种群维持”的适应对策。3)温度是影响不同地区间互花米草生长差异的主要因素, 降水次之, 而pH 和盐度影响较小。     

江苏沿海互花米草(Spartina alterniflora Loisel)盐沼扩展过程的遥感分析

互花米草(SpartinaalternifloraLoisel)自1982年在江苏沿海栽种以来,在江苏沿海已形成了大片互花米草盐沼。本文通过对历年TM卫星相片上互花米草盐沼的识别、判读及统计,认为江苏沿海互花米草盐沼的年扩展速度在早期较慢,仅为23 4%,中期较快为89%,后期又减慢为48%。结合野外调查,绘制出了江苏沿海互花米草的分布图。此外,就互花米草盐沼对江苏沿海湿地植被演替的影响进行了讨论。     

表型可塑性与外来植物的入侵能力

外来植物的入侵能力与其性状之间的关系是入侵生态学中的基本问题之一。成功的入侵种常常能占据多样化的生境,并以广幅的环境耐受性为特征。遗传分化(包括生态型分化)和表型可塑性是广布性物种适应变化、异质性生境的两种不同但并不矛盾和排斥的策略。越来越多的实验证据表明,表型可塑性具有确定的遗传基础,本身是一种可以独立进化的性状。许多入侵种遗传多样性比较低,但同时又占据了广阔的地理分布区和多样化的生境,表型可塑性可能在这些物种的入侵成功和随后的扩散中起到了关键作用。本文首先介绍表型可塑性的含义,简述表型可塑性和生物适应的关系,然后从理论分析和实验证据两个方面论述了表型可塑性与外来植物入侵能力的相关性,最后针对进一步的研究工作进行了讨论。当然,并非所有入侵种的成功都能归因于表型可塑性,作者认为对于那些遗传多样性比较低同时又占据多样化生境的入侵种,表型可塑性和入侵能力的正相关可能是一条普遍法则,而非特例。     

入侵植物互花米草——生物学、生态学及管理

近20余年来, 互花米草Spartina alterniflora Loisel.在我国沿海及河口滩涂快速扩散, 已成为我国海岸盐沼中最重要的入侵植物。本文介绍了互花米草的形态学、繁殖生物学、生物系统学、分布及全球范围内的入侵途径和历史, 探讨了互花米草与沿海滩涂非生物环境、生物环境之间的相互作用及人类活动在互花米草成功入侵中的作用, 并得出如下结论: 互花米草的成功入侵是在人类活动的影响下, 其入侵力(互花米草自身的生物学特性)与入侵生境的可入侵性(滩涂环境对入侵的抵抗力)相互作用的结果, 其入侵可能对被入侵地的自然环境、生物多样性、生态系统乃至经济生活带来一系列影响。最后, 提出对互花米草的控制只能通过早期预测并保持监控、一旦发现便及时根除的方法来进行。同时,我国应加强立法与相关知识的普及, 最大限度地降低互花米草乃至其他外来生物入侵的可能性。     

外来种互花米草入侵模式与爆发机制

互花米草（Spartina alterniflora Loisel）因其促淤造陆和消浪护堤作用显著而被许多国家引种,如今却在侵入地快速蔓延并呈现爆发趋势,对生态系统造成了极大危害,被认为是研究生物入侵生态学和遗传学的模式植物。从种群的入侵力、生态系统可入侵性和入侵通道3个方面探讨互花米草的爆发机制,研究结果表明高遗传分化和基因渗入能力是互花米草爆发的遗传基础,对逆境的高抗性和强竞争力是其快速扩张的保障,而高繁殖系数是互花米草爆发的源泉。我国互花米草种群的早期扩散人为影响超过了自然过程,快速扩张呈现出点源扩散和多点爆发的特点,从而为其种群控制带来困难,同时种子的跳跃式和连续式扩散在互花米草种群维持、更新和爆发中有重要作用,强有力的克隆生长能力也为互花米草种群的连续扩张提供了保障。现阶段要完全控制和根除互花米草是不实际的,但在及时预测预警的基础上,应用成本一效益分析方法,采取有序控制和综合开发利用的策略,仍可望妥善解决互花米草入侵所带来的负面效应。     

氮水平和竞争对互花米草与芦苇叶特征的影响

 互花米草 (Spartina alterniflora) 和芦苇 (Phragmites australis) 是滨海盐沼湿地的多年生草本植物,从世界范围来看,它们二者具有区域性的相互入侵特征,因此研究生境条件对两物种互侵机制的影响是一个十分有意义的生态学命题。该文运用随机区组实验设计方法,模拟海滩环境、构建人工种群、控制可变因子,研究了外来种互花米草与本地种芦苇分别单种和混种时,叶特征对不同氮水平、不同植株密度的响应。结果表明：随着氮水平的升高,互花米草和芦苇的叶面积无论是在单种还是混种情况下都显著增加 (p<0.05),但混种条件下芦苇的叶面积在高氮水平下增幅减少,这与高氮状况下互花米草与芦苇的竞争加剧有关;氮水平对单种中两种植物的叶数影响最显著 (p<0.01),对混种中互花米草的叶数和芦苇的叶宽影响最大 (p<0.05)。植株密度增加导致种内和种间竞争加剧,无论在单种还是混种处理下,都造成两种植物叶面积的显著减少 (p<0.05)。单种处理中, 两物种的叶数受密度的响应最显著 (p<0.05);而混种处理中芦苇对互花米草的竞争显著减小了互花米草的叶宽和叶数(p<0.05),互花米草对芦苇的竞争则显著减小了芦苇 的叶长、叶宽和叶数 (p<0.05)。两种植物的竞争结果受到氮营养的调控,低、高氮水平下互花米草的种间竞争能力大于芦苇,中氮水平下则是芦苇的种间竞争能力大于互花米草。高氮水平下互花米草通过叶面积的快速增加抑制了芦苇的叶生长,使其叶面积减少,从而在竞争中占据优势,这可能是互花米草入侵我国海滩芦苇种群的机制之一。     

崇明东滩湿地芦苇和互花米草种群的分布格局及其与生境的相关性

应用GIS技术与实地调查相结合的方法,对上海崇明东滩湿地芦苇〔Phragmites australis(Cav.)Trin.exSteud.〕和互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)种群斑块的分布格局和沿潮位梯度的分布特征及其与部分环境参数的相关性进行了研究。结果显示:在1 500 m×100 m尺度内共有42个斑块;其中,互花米草种群斑块数量较少(13个)但面积和周长均较大,呈集中化分布特征;芦苇种群斑块数量最多(25个)但面积和周长均较小,呈现破碎化特征;芦苇种群的斑块密度和边缘密度均大于互花米草种群,但二者的聚集度指数及连通度指数均较高。沿潮位降低,芦苇种群数量减少,互花米草种群数量增多;中、低潮位以互花米草种群为主,中、高潮位以芦苇种群为主。不同潮位二者活体与立枯体株数有明显差异且具有不同程度的相关性,其中,互花米草总株数与芦苇活体株数、互花米草立枯体株数与芦苇立枯体株数均呈显著负相关(P<0.05)。该区域内各景观和斑块类型格局指数数值均较高,Shannon多样性和均匀性指数均较大。不同潮位的环境参数差异明显且与距堤坝的距离有不同程度的相关性;中潮位相对高程最高(9.2 m),低潮位土壤盐度最高(37.17 ng.L-1);随潮位降低土壤总氮和总磷含量总体上下降,但中高潮位土壤总磷含量最高、高潮位土壤总氮含量最高。芦苇活体株数与距堤坝的距离及土壤盐度、互花米草活体株数与相对高程及土壤总磷含量、互花米草总株数与相对高程均呈显著负相关(P<0.05)。研究结果揭示:该区域景观已出现破碎化现象;互花米草种群规模逐年增大,与芦苇种群有明显的竞争,二者呈明显的镶嵌分布格局。高潮位的相对高程低而土壤盐度高,这种微生境有利于互花米草生长却能抑制芦苇生长,对二者的扩散和分布格局产生复杂的局部性影响。     

实验室模拟滨海盐沼潮滩高程对互花米草生长的影响

为探究滨海盐沼湿地潮滩高程对互花米草生长的影响, 设置六组不同高度的土柱, 通过移栽互花米草进行模拟实验, 研究不同高程带来的土壤水盐差异及植株生长响应情况。结果表明: (1)土壤含水率随高程的增加呈现出明显降低趋势, 30 cm高程含水率最高, 为46.4%, 180 cm高程含水率最低, 为34.1%, 土壤孔隙水盐度随高程变化的趋势不明显, 180 cm高程孔隙水盐度最高, 为47.2 ppt, 150 cm高程孔隙水盐度最低, 为28.3 ppt; (2)不同高程下, 互花米草的株高、生物量和根冠比呈现出显著性差异(p = 0.01, p = 0.03, p = 0.02, 均小于0.05), 株高、生物量随潮滩高程增加不断降低, 其中株高最大值较最小值多34.6%, 生物量最大值较最小值多49.5%, 植株根冠比与高程呈负相关关系, 根冠比最大值较最小值增加72.4%; (3)互花米草株高与土壤含水率呈二次抛物线关系(R2 = 0.79), 植株整体生物量与土壤含水率之间呈线性关系(R2 = 0.87), 而株高、生物量与土壤孔隙水盐度无明显的相关性。基于实验得出, 湿地高程带来淹水频率和地下水位差异, 使土壤水盐随高程产生变化, 进而造成潮滩较高处的互花米草株高、生物量高于潮滩较低处。     

互花米草入侵对土壤生态系统的影响

互花米草是全球海岸滩涂湿地生态系统最成功的入侵植物之一,对中国沿海湿地土壤生态系统也产生了重大影响.本文主要从入侵地土壤生态系统的结构组分(土壤微生物和土壤动物)与物质循环(土壤碳循环、氮循环、磷循环和重金属元素)两大方面,综述了近年来国内外互花米草入侵对沿海滩涂与河口地区土壤生态系统的影响.此外,本文还指出了未来互花米草的研究方向,包括加强互花米草对入侵地土壤微生物的影响的研究,整合互花米草对地上、地下资源竞争和生态过程影响的研究,以及互花米草在全球变化大背景下入侵动态预测.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Determination of stoichiometry of radioiodination of proteins

A sensitive method for the detection of small quantities of hydrophobic antioxidant free radical scavengers such as butylatedhydroxytoluene (BHT) and butylatedhydroxyanisole (BHA) in aqueous samples is described. The procedure involves extraction of the hydrophobic free radical scavenger into an organic solvent phase, followed by the subsequent reaction of an aliquot of this extract with the stable cation radical tris(p-bromophenyl)amminium hexachloroantimonate (TBACA). In experiments with BHT and BHA, the loss of TBACA absorbance at 730 nm was found to be linearly proportional to the amount of antioxidant added, with quantities of BHT as small as 200 pmol being easily detectable. In aqueous suspensions of dimyristoylphosphatidylcholine vesicles, assays of the aqueous BHT concentration showed that BHT partitioned strongly into the membrane phase, achieving very high BHT/phospholipid ratios. For a given concentration of BHT, partitioning into the membrane phase was greater in large, multilamellar liposomes than in either small, single-walled vesicles or in purified rat brain synaptic vesicle membranes. Direct assay of BHT and BHA in phospholipid membranes, however, was complicated by a nonspecific interaction between TBACA and the phospholipid.