影响黄帚橐吾种子生产的因素Ⅰ.生境和花序结构

 通过对黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)自然种群在不同生境和种群密度下的种子生产的研究,结果显示：1）黄帚橐吾的种子生产无论是在种群水平,还是在总花序上同一部位头状花序水平,均受到生境条件的影响,其种子数量、种子均重和种子总重量等特征在不同生境间表现出沙地＞滩地＞坡地,在同一生境内则为高密度种群＞低密度种群和植被盖度较低＞植被盖度较高的趋势（滩地例外）;2）种子生产中的种子数量和种子总重与总花序大小、头状花序数量以及无性系株大小多呈显著正相关,与个体密度无关,但种子均重与上述因素（除无性系株大小外）的关系不显著;3）在总花序内不同部位头状花序间表现出的种子生产变化趋势（顶部＞基部）不受生境条件、种群密度等因素的影响; 4）种子生产在总花序上所表现出的这种部位依赖性可能是由于不同部位头状花序间开花时序上的差异引起种子从母体获取资源上的不同所致。     

影响黄帚橐吾种子生产的因素I．生境和花序结构

通过对黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)自然种群在不同生境和种群密度下的种子生产的研究,结果显示:1)黄帚橐吾的种子生产无论是在种群水平,还是在总花序上同一部位头状花序水平,均受到生境条件的影响,其种子数量、种子均重和种子总重量等特征在不同生境问表现出沙地>滩地>坡地,在同一生境内则为高密度种群>低密度种群和植被盖度较低>植被盖度较高的趋势(滩地例外);2)种子生产中的种子数量和种子总重与总花序大小、头状花序数量以及无性系株大小多呈显著正相关,与个体密度无关,但种子均重与上述因素(除无性系株大小外)的关系不显著;3)在总花序内不同部位头状花序问表现出的种子生产变化趋势(顶部>基部)不受生境条件、种群密度等因素的影响;4)种子生产在总花序上所表现出的这种部位依赖性可能是由于不同部位头状花序间开花时序上的差异引起种子从母体获取资源上的不同所致。     

黄帚橐吾种子生产的花序位置效应及其对幼苗建植的影响

关于开花植物花序内变异原因的研究有很多,而关于花序内资源分配的位置效应产生影响的研究并不常见。通过对青藏高原高寒草甸退化草地一种花序轴基向发育的优势毒杂草黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)的野外调查和方差分析发现,其种子生产存在显著的位置效应。结实率和种子平均重表现出顶部头状花序基部头状花序的变化趋势,胚珠平均数则基部顶部,而中部种子平均数最多。通过室内萌发实验和野外盆栽实验研究了位置效应对幼苗建植能力的影响,发现基部种子的萌发开始时间比顶部种子早,萌发率和出苗率在部位间的差异不显著,而部位间幼苗存活率表现一致;幼苗的根冠比和光合速率表现出顶部基部的变化趋势,而幼苗总生物量的差异不显著,这些幼苗特性在两种肥力条件下表现一致,这说明不同花序部位种子的差异是该种植物所固有的特征,且部位间种子的萌发和幼苗生长对策不同。但相对于基部种子,顶部种子扩散距离更远,拓展到新生境的能力更强,相对较高的幼苗根冠比和净光合速率增强了其幼苗建植能力,对自然种群的更新补充有着更重要的生态学意义,对扩大种群和植被更新有更大的贡献。     

川西风毛菊花期资源分配随海拔的变化

以分布于青藏高原东缘的川西风毛菊(Saussurea dzeure)为试验材料, 研究了其位于不同海拔高度的16个种群的花期资源分配。结果显示: 1)花期植物个体大小、头状花序数量、繁殖器官及营养器官生物量、花瓣质量、雌蕊及雄蕊群质量均与海拔呈负相关关系, 每个头状花序质量与海拔呈正相关关系; 2)繁殖分配和雄性分配与海拔呈正相关关系, 营养分配和雌性分配与海拔呈负相关关系; 3)花期头状花序的数量和大小、繁殖分配和营养分配以及雄性分配和雌性分配之间均存在资源分配上的权衡。由此推论: 1)海拔作为外界因子对川西风毛菊花期各生物量及资源分配有显著的影响; 2)在资源有限的情况下, 川西风毛菊权衡对各结构的资源投入, 通过增加繁殖分配和雄性分配来适应胁迫环境, 提高繁殖的成功率。     

位置效应对巫山淫羊藿花蜜分泌和结实的影响

位置效应在开花植物中广泛存在。以野生巫山淫羊藿种群为研究对象,运用单因素方差分析法,研究位置效应对结实性和花蜜分泌的影响。结果表明:三个巫山淫羊藿种群不同位置的结实率显著差异,其中基部的结实率明显大于中部和顶部; 位置效应对果实重量及果实长、宽的影响均显著,表现出基部>中部>顶部的趋势; 总状花序上不同开花位置对单个果实种子数的影响显著,且基部大于顶部。但位置效应对单个果实种子败育率的影响不显著,均值呈现顶部>中部>基部变化规律; 巫山淫羊藿不同开花位置的花蜜常备量和含糖量的差异显著。三个种群基部的花蜜常备量较高,而花蜜含糖量在顶部较高。因此,对巫山淫羊藿野生种群进行研究与保护时应注意位置效应对生殖成功的影响,选择基部果实进行试验或育种,应维持种群多样性及稳定性。     

不同生境下黄帚橐吾（Ligularia Virgaurea）个体大小依赖的繁殖分配

 研究了不同生境和密度下黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)个体大小依赖的繁殖分配。结果表明无论在种群水平还是在个体水平上,黄帚橐吾都表现出：1) 在不同的生境和种群密度中,个体大小与繁殖体大小均不相同,其排列顺序依次为沙地＞坡地＞滩地、裸地＞非裸地、低密度＞高密度;2) 繁殖分配和单株种子均重在不同生境和种群密度中,其差异程度均从不显著(p>0.05)到极显著(p<0.01)不等;3) 繁殖体大小与个体大小在不同生境和种群密度中均呈极显著的正相关关系(p<0.01);4) 单株种子均重与个体     

荒漠草原土壤相对湿度对猪毛蒿表型可塑性的影响

猪毛蒿(Artemisia scoparia)为菊科蒿属草本植物,是一种适应性较强的广幅种。研究荒漠草原不同土壤相对湿度条件下猪毛蒿的表型可塑性,对认识异质生境下猪毛蒿的生存适应策略具有重要的生态学意义。结果表明:株高、茎粗、根长、根重和单株生物量均表现出随土壤相对湿度的增大而增加的趋势,对异质生境具有较强的可塑性,而根冠比则表现出相对的稳定性。植株不同部位生物量大小排序为:上部中部下部,且植株下部显著大于上部生物量(P0.05)。土壤相对湿度40%生境下的头状花序数量和重量显著高于土壤相对湿度30%和30%—40%生境。繁殖器官绝对投入量(lg R)随着个体大小(lg V)的增大呈极显著的增加(P0.001),繁殖阈值介于1.868—2.006 g。随着土壤相对湿度的增加,繁殖分配比例极显著增大(P0.001)。营养器官和繁殖器官生物量、头状花序重量和数量、地下生物量和地上生物量均呈极显著线性正相关关系(P0.001),存在正向权衡。单个头状花序重量并不随个体大小和头状花序数量的增加而发生显著变化(P0.05),且在不同土壤相对湿度和不同部位间均无显著差异(P0.05)。由此可见,猪毛蒿在异质生境下产生的可塑性是其生存繁殖的重要反应机制之一。     

川西风毛菊(Saussurea dzeurensis)花展示的变异:检验花及花序水平大小-数量的权衡

植物花展示对传粉昆虫吸引和植物繁殖成功至关重要。理论研究指出,花展示的组成部分(如花的大小和数量)之间由于资源的限制而存在权衡关系,从而制约花展示的进化,但相关实验研究并不经常能检测到花的大小-数量之间的权衡关系。本文以广泛分布于青藏高原的川西风毛菊(Saussurea dzeurensis)为对象,研究不同海拔种群间花展示(花序水平和花水平)的变异,检验花大小-数量的权衡关系。结果表明:每株的头状花序数、单个头状花序重、单花的数量/头状花序与地上生物量呈显著的正相关,说明花展示大小(包括花序水平和花水平)依赖于个体的资源状况;高海拔种群个体更小,平均花序数更少,但单个头状花序的重量、单花的数量及重量/头状花序与低海拔种群相比没有显著差异;在花序水平上头状花序的大小和数量间并没有权衡关系,但在花序内的花水平上,高海拔种群花的大小和数量呈显著负相关,表现出权衡关系,而在低海拔种群并没有权衡关系;当控制川西风毛菊个体大小的影响后,花序水平大小-数量及花大小-数量间的相关均没有发生改变,说明资源获取能力的差异,即个体大小的差别并没有影响川西风毛菊花序水平或花水平大小-数量间的权衡关系;植物花大小-数量的权衡关系可能较为复杂,今后的研究需要同时考虑多个组织水平,如种群、个体、花序水平的花大小与数量的关系,有助于全面揭示植物花的资源分配的模式及花展示大小的进化机制。     

青藏高原特有植物露蕊乌头 (毛茛科) 从冰期避难所扩张后繁殖资源分配的变化

物种分布范围的形成是进化生态学研究的基本问题之一,但植物的资源分配策略是否与物种边界形成有关一直没有相关研究。青藏高原特有植物露蕊乌头在末次最大冰期时有4个避难所,但冰期后只有一个避难所的种群发生了扩张并最终形成了现代分布格局。以露蕊乌头的避难所种群（同仁种群）和扩张后邻近分布区边缘的两个种群（兴海种群和海北种群）为研究对象,通过比较避难所种群和边缘种群的资源分配方式,探讨露蕊乌头的资源分配与该植物分布区及边界形成的关系。结果发现：1）兴海和海北种群的营养结构（包括根、植株高度和茎叶生物量）均显著低于同仁种群,海北种群的繁殖结构（花数量和花生物量）显著低于同仁和兴海种群,但海北和兴海的繁殖分配均显著高于同仁种群;2）3个种群的繁殖资源与个体大小呈现显著的正相关关系,投入到繁殖资源的比例（繁殖分配）与个体大小呈显著的负相关关系。对露蕊乌头的研究结果一方面进一步证明了个体大小依赖的繁殖分配,但不符合“植物开始繁殖必须达到一定的大小（阈值）”这一结论,这可能与露蕊乌头的生活史特征有关;而另一方面,露蕊乌头在扩张过程中逐渐增加了对繁殖资源投资的比例,说明胁迫生境中有性繁殖对该植物具有更为重要的意义,且露蕊乌头在扩张过程中可能逐渐实现繁殖产出最大化,并可能在边缘种群实现最优繁殖分配进而最终形成该物种分布区的边界,但这一结论仍需在更多的植物类群中验证。     

青藏高原不同生境下湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa)个体大小依赖的繁殖分配

植物对资源的投资和分配是生态学中的重要问题,它反映了植物应对环境变化时的生活史策略。选择青藏高原东缘同一海拔下的嵩草草甸(Kobresia sp.meadow)、金露梅灌丛(Potentilla fruticosa shrub meadow)以及草甸-灌丛交错带3种生境类型,并以3种生境下的湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa)为对象,研究了其繁殖分配特征。结果发现:(1)在种群水平上,在生境从草甸经交错带到灌丛的变化中,湿生扁蕾个体大小和繁殖分配比例逐渐增加;3个种群湿生扁蕾的总花数目没有显著差异,但草甸生境湿生扁蕾的蕾期花数目显著高于灌丛生境,而果期花数目则显著低于灌丛生境;(2)在个体水平上,湿生扁蕾的繁殖绝对投入与个体大小显著正相关,且各种群植株都存在繁殖所需的个体大小阈值,而繁殖阈值在生境从草甸经交错带到灌丛的过渡中逐渐减小;湿生扁蕾的繁殖相对投入与个体大小负相关,但相关系数随着生境从草甸经交错带到灌丛的过渡中逐渐减小;各种群花数目与湿生扁蕾植株个体大小显著正相关。研究表明,湿生扁蕾的繁殖投资存在大小依赖效应,但生境差异会对其繁殖投资和生活史策略造成显著影响,而这种影响主要是由不同生境下自然条件的不同造成的。同时,资源分配也与湿生扁蕾的遗传特性和延迟自交的繁育系统特征有关。湿生扁蕾这种不同生境下个体大小依赖的繁殖投资差异是湿生扁蕾与其生境长期适应和进化(生境选择)的结果。     

Variation in floral sex allocation, female success, and seed predation within racemiform synflorescence in the gynomonoecious Ligularia virgaurea (Asteraceae)

Studies of diclinous species have showed that floral sex allocation and female reproductive success were quite variable within inflorescences. However, little attention has been paid to gynomonoecious species, in which individuals produce both female and bisexual flowers. The purpose of this study was to investigate the variations in reproductive patterns at different capitulum positions within racemiform synflorescence in Ligularia virgaurea, and to determine selective mechanisms of variations in reproductive patterns. We conducted observational and experimental studies in natural populations of the gynomonoecious composite L. virgaurea. Floral sex allocation, seed production and pre-dispersal seed predation were quantified in the field. The results showed several patterns of variation from top to bottom capitula, including an increase in bisexual flowers and flower number per capitulum, but a decrease in seed set and size. Removing earlier capitula during bud stage did not change floral sex allocation in later capitula. And no effect was found on seed set under supplemental pollination. Thus, although it has been reported many times in previous studies, the variation of floral sex allocation in L. virgaurea may not result from architectural effect or mating environment, and the variation of seed production could not be fully explained by pollination success. Additionally, our results showed that L. virgaurea was susceptible to high levels of bisexual biased predation, which was greater for top capitula. We therefore suggest that these variations may help to enhance reproductive success of L. virgaurea in the face of bisexual-biased seed predation.     

文冠果种群繁殖方式及其在种群更新中的作用

以黄土高原丘陵区文冠果天然种群为研究对象,通过样地调查,分析了不同生境文冠果种群的有性和无性繁殖方式及其在种群更新中的地位.结果表明：不同坡向文冠果种群均能进行有性繁殖和无性繁殖,在阳坡、半阴坡生境,文冠果以有性繁殖为主,实生苗数量和占据空间的能力均大于萌生苗,有性繁殖在这2个生境中对种群的更新贡献较大;在半阳坡生境,文冠果以无性繁殖为主,萌生苗数量和占据空间的能力均大于实生苗,无性繁殖对种群更新的贡献较大.在相同生境条件下,文冠果幼苗生长状况均表现为萌生苗＞实生苗.同一起源的文冠果幼苗生长状况均表现为阳坡＞半阳坡＞半阴坡.2种繁殖的瓶颈期在实生苗的种子-幼苗阶段和萌生苗的幼树-成株阶段.黄土丘陵区文冠果种群在新生境定居下来的过程中,首先以实生苗入侵,当水分、光照、养分条件较好时,文冠果又以无性繁殖方式迅速占领空间,繁衍后代.     

光强对比度对大米草克隆整合作用的影响

通过温室控制试验,分析不同光强及光强对比度处理下克隆植物大米草生长性状的差异,研究同质异质光强条件下克隆整合对大米草响应遮阴能力的修饰作用.结果表明： 在同质条件下,大米草在无遮阴(高光强：温室内自然光照强度)条件下的生物量显著大于中度遮阴(中光强：光照强度为高光强的70%)和深度遮阴(低光强：光照强度为高光强的30%).在低对比度异质性光强条件下(分株对的一个分株不遮阴,另一个分株中度遮阴),大米草遮阴分株的叶片数、根长和生物量均显著高于同质中度遮阴处理,而无遮阴分株各生长指标与同质无遮阴处理相比均无显著差异.因此,在低对比度异质性光强下,大米草受体(遮阴)分株通过克隆整合显著受益;同时,对供体(非遮阴)分株没有显著的耗损.然而,在高对比度处理下(分株对的一个分株不遮阴,另一个分株深度遮阴),克隆整合对受体(遮阴)分株的效应不显著.大米草的克隆整合并不随着光强对比度的增加而增加.在自然生境中度遮阴情况下,克隆整合可以提高大米草的生长和克隆繁殖能力,但在深度遮阴情况下,克隆整合对大米草适应性的作用可能很小.     

Density and the commitment of apical meristems to clonal growth and reproduction in Hieracium pilosella

Summary We examined responses to population density in the commitment of apical meristems to reproduction and clonal growth in a rosette-forming, stoloniferous herb (Hieracium pilosella). Despite close physiological coupling between the evocation of the terminal inflorescence bud and the development of one or more axillary buds into stolons, the allocation of meristems was extremely plastic.Genets at the higher sowing densities showed density-dependent mortality consistent with self-thinning along a-3/2 trajectory. The probability of inflorescence evocation and associated stolon development was negatively dependent on surviving density. The proportinal distribution of primary stolons amongst genets became strikingly more unequal (expressed as the Gini coefficient) with increasing density. Clonal growth was resolved into the number of primary stolons per stoloniferous genet and the extent of stolon branching (i.e. number of apices per primary stolon); both showed strongly negative density-dependence. Reproduction, expressed as the mean number of flowering capitula per stoloniferous genet, declined 15-fold with increasing density; although theoretically expected to be unity, greater values resulted from capitulum production by attached secondary rosettes and lower values reflected the increasing abortion rate of inflorescence buds with increasing density.Both the total number of apices produced per unit area and the corresponding number of reproductive apices were maximal at intermediate surviving densities (700–1,000 m^-2). The balance between reproductive and clonal growth may be expressed as the probability of an apical meristem producing a capitulum, that also peaked sharply at intermediate density. This finding does not conform with linear models that predict a shift from vegetative growth to sexual reproduction with increasing population density.     

扎龙湿地不同生境芦苇分株的形态特征及生物量分配的异速关系

不同环境条件下的植物个体可以表现出形态特征的分异和物质分配的权衡与调整。采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地不同生境芦苇(Phragmites Australis)生殖株和营养株的形态特征以及生物量分配的异速关系。结果表明:在9月末,盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境芦苇分株的生长表现出较大的生态可塑性,株高和株重均以盐碱生境最小,水生生境最大,最大值与最小值的比值分别为1.3-3.3和1.8-5.1,分株生长在种群间的变异度高于种群内,与营养株相比,生殖株的变异度较低;分株的支持分配与生产分配的比值为1.8-4.2,生产分配以盐碱生境最高,以水生生境最低,而支持分配和生殖分配表现与生产分配相反的序位;生殖株的花序长和花序重与株高间呈直线函数形式增长,株高和株重低于种群平均值的20%和35%的分株不进行有性生殖;叶重、叶鞘和茎重以及分株重与株高间呈幂函数形式的异速生长关系。植物通过改变个体的形态特征以及调整构件间生物量分配适应不同环境,而受遗传因素控制的构件间生长关系却相对稳定。     

新疆西天山峡谷海拔梯度上野核桃种群统计与谱分析

为了掌握国家Ⅱ级渐危植物新疆野核桃种群的现存状态、预测未来种群的发展趋势,在野核桃自然保护区4条沟谷的不同海拔分别设置样地进行大样本调查.以胸径级结构代表年龄结构,采用匀滑技术编制野核桃种群静态生命表,应用谱分析方法分析野核桃种群的波动周期.结果表明: 野核桃种群的胸径级随着海拔的升高逐渐减小,海拔1241～1380 m (H₁)为19个龄级,最大胸径91.7 cm,海拔1381～1490 m (H₂)为18个龄级,最大胸径82.8 cm,海拔1491～1670 m(H₃)为13个龄级,最大胸径58.9 cm.不同海拔梯度生境同一龄级及同一海拔梯度不同龄级野核桃的期望寿命均存在波动.在3个海拔梯度生境,野核桃种群的存活曲线均趋于Deevey-Ⅱ型,呈增长型年龄结构,有3个死亡高峰,最高死亡率H₁和H₃均为9龄级,分别为55.9%和89.8%,H₂为12龄级,最高死亡率为79.4%.种群的数量动态变化明显受野核桃种群整个生命周期生物学特征的基波影响,并具有大周期内多谐波迭加的小周期波动特征.野核桃为长寿命树种,是野核桃自然保护区植被的主要优势种,现时种群自然更新良好,若无强烈人为干扰或严重自然灾害,将在群落中长期保持优势种地位.     

塔里木河流域胡杨和灰叶胡杨克隆分株空间分布格局

以叶尔羌河下游阿瓦提县天然胡杨和灰叶胡杨混交林、塔里木河上游农一师16团天然灰叶胡杨林和塔里木河中游轮台县天然胡杨林为对象,研究胡杨和灰叶胡杨克隆分株种群的空间分布格局.结果表明: 8种不同取样尺度(5 m×5 m、5 m×10 m、5 m×15 m、10 m×10 m、10 m×15 m、15 m×15 m、15 m×20 m、20 m×20 m)下,3个研究区2物种克隆分株种群的空间分布格局均表现为集群分布,表明集群分布是研究区胡杨和灰叶胡杨克隆分株种群空间分布格局的基本属性;在5 m×5 m尺度上,3个研究区2物种克隆分株种群均表现出负二项参数最小、Cassie指标和聚块性指标最大、聚集强度最大的分布特征.     

Seasonal changes in response ofSenecio ovatus to grazing by the chrysomelid beetleChrysomela speciosissima

Summary The response ofSenecio ovatus to herbivory byChrysomela speciosissima (Coleoptera, Chrysomelidae) was studied in the Krušné hory Mountains, Czechoslovakia. The following questions were addressed: (1) what is the impact of natural levels of insect herbivory on the performance of individual plants, (2) how do the levels of herbivory change during the growing period, and (3) what is the relative importance of direct and indirect effects of herbivory? Ten experimental plots sprayed with metathion and ten controls were established. Damage to plants was quantified in the period of maximum herbivore activity (June) and again at the end of the growing season (August). In the first half of the season, total leaf area in grazed ramets was reduced by 30.3% compared to ungrazed ramets; half of this reduction was due to beetle consumption and half was due to indirect effects. Individual leaf area was not significantly different between treatments. Insecticide-treated ramets were taller and heavier than the controls. During the second half of the growing period the differences in ramet weight and leaf area disappeared because of compensatory growth. However, the insecticide-treated ramets remained taller and had higher seed numbers per capitulum. Neither number of capitula per ramet nor seed weight were significantly different between treatments. In the grazed population, the leaf area reduction (30.3%) in June resulted in 36.5% reduction in fecundity at the end of August.