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1.
匍匐茎草本植物形态可塑性、整合作用与觅食行为研究进展   总被引:26,自引:1,他引:25  
综述了匍匐茎型克隆植物在形态可塑性、整合作用及觅食行为方面的研究进展。资源斑块性分布是生境异质性的特征之一,适应于异质性生境,匍匐茎植物对环境资源表现了一系列可塑性反应。本文着重从匍匐茎植物对光、水、肥的可塑性反应及其整合作用以及觅食行为等方面的研究进行总结分析,以期对匍匐茎型克隆植物进行更广泛深入的研究。  相似文献   

2.
竹类植物对异质生境的适应——表型可塑性   总被引:1,自引:0,他引:1  
竹类植物是一类以木本为主的克隆植物,凭借表型可塑性的优势,对异质生境具有很强适应能力。然而,目前对竹类植物表型可塑性的实现方式及其异质生境适应对策未见系统总结,从而在一定程度上限制了竹类生态学的发展。从形态可塑性、选择性放置、克隆整合和克隆分工等4个方面对竹类植物的表型可塑性研究进行分析和梳理,结果表明:竹类植物在异质生境中具有明显的表型可塑反应,主要采用形态可塑性、选择性放置和克隆整合来适应异质生境,而克隆分工的普遍性仍有待验证;目前侧重于研究构件形态和生物量分配格局,而很少深入探讨形态、生理和行为等可塑性机理。今后竹类植物表型可塑性研究重点在于:1)克隆整合的格局与机理;2)克隆整合对生态系统的影响;3)克隆分工的形成及其与环境关系;4)表型可塑性的等级性及环境影响;5)不同克隆构型的表型可塑性特征及其内在机制。  相似文献   

3.
克隆植物中的劳动分工及其生态学效应   总被引:2,自引:0,他引:2  
劳动分工是经济进步的发动机,克隆植物也具有与经济学相类似的劳动分工现象。环境异质性、分株专化与合作以及分株潜在的生长独立性是克隆植物劳动分工发生的基本条件。根据发生条件可以把克隆植物劳动分工分为环境诱导型和遗传型两种。克隆植物能够通过利用形态或生理可塑性和生理整合、劳动分工机制实现对生境中异质性资源的有效利用。克隆植物劳动分工的生态学效应在于:提高对局部资源的摄食效率、克服局域资源限制、实现生物量的增益与适合度的提升,上述效应的机理可以用经济学边际成本分析和规模报酬规律来解释。同时,劳动分工还能提高种间竞争力、增强觅食有效性、减弱种内自疏,但同时,克隆植物在不稳定环境下的劳动分工效应也会增加生存风险。随着现代生物学研究手段的不断应用,有关克隆植物劳动分工的研究将会得到更加深入的发展。  相似文献   

4.
 克隆植物的形态可塑性在基株和种群水平上分别表现为克隆构型和分株种群特征的变化。研究对象为内蒙古锡林河流域草地、林地、沙地3种生境下的羊草(Leymus chinensis)种群,通过对羊草根茎节间长度、间隔子长度、分枝强度、分枝角度、株高和分株密度等指标的测定和分析,对这3种不同生境中羊草的克隆构型及分株种群特征进行了研究。结果表明羊草克隆构型相关特征,如,根茎节间长度,根茎节间长度频次分布格局、间隔子长度、间隔子长度频次分布格局,在不同生境差异较大。同时,羊草的分枝角度在不同生境间差异显著。而每间隔子所  相似文献   

5.
生境异质性是自然生态系统的基本特征,植物生长的必需资源和环境胁迫因子均存在着复杂的时间和空间异质性。克隆植物是指在自然条件下具有克隆特性的植物,即可通过与母株相连的芽、根茎、分蘖或枝条等繁殖体产生无性繁殖的植物,这些繁殖体一旦定居便可成为潜在的独立个体。克隆植物具有独特的生境适应策略(如形态可塑性、克隆整合、克隆分工、觅食行为、风险分摊等),面对异质性的生境条件,它可以通过调整自身的生理和形态结构来适应异质生境。目前,对于克隆植物在异质生境适应行为的研究已有很多报道,然而系统性的归纳和总结尚有欠缺。综述了克隆植物在不同资源异质生境(光照、养分、水分)和不同胁迫生境(盐碱胁迫、风沙胁迫、重金属胁迫)下独特的适应对策。最后,针对克隆植物对异质生境的适应对策,进行了总结并对未来的重点研究方向提出建议:(1)时间异质性尺度上的考量;(2)异质性生境中生物因子的调控作用;(3)克隆植物入侵机制;(4)克隆植物在生态修复中的应用潜力。  相似文献   

6.
王沫竹  董必成  李红丽  于飞海 《生态学报》2016,36(24):8091-8101
自然界中光照和养分因子常存在时空变化,对植物造成选择压力。克隆植物可通过克隆生长和生物量分配的可塑性来适应环境变化。尽管一些研究关注了克隆植物对光照和养分因子的生长响应,但尚未深入全面了解克隆植物对光照和养分资源投资的分配策略。以根茎型草本克隆植物扁秆荆三棱(Bolboschoenus planiculmis)为研究对象,在温室实验中,将其独立分株种植于由2种光照强度(光照和遮阴)和4种养分水平(对照、低养分、中养分和高养分)交叉组成的8种处理组合中,研究了光照和养分对其生长繁殖及资源贮存策略的影响。结果表明,扁秆荆三棱的生长、无性繁殖及资源贮存性状均受到光照强度的显著影响,在遮阴条件下各生长繁殖性状指标被抑制。且构件的数目、长度等特征对养分差异的可塑性响应先于其生物量积累特征。在光照条件下,高养分处理的总生物量、叶片数、总根茎分株数、长根茎分株数、总根茎长、芽长度、芽数量等指标大于其他养分处理,而在遮阴条件下,其在不同养分处理间无显著差异,表明光照条件可影响养分对扁秆荆三棱可塑性的作用,且高营养水平不能补偿由于光照不足而导致的生长能力下降。光照强度显著影响了总根茎、总球茎及大、中、小球茎的生物量分配,遮阴条件下,总生物量减少了对地下部分根茎和球茎的分配,并将有限的生物量优先分配给小球茎。总根茎的生物量分配未对养分发生可塑性反应,而随着养分增加,总球茎分配下降,说明在养分受限的环境中球茎的贮存功能可缓冲资源缺乏对植物生长的影响。在相同条件下,根茎生物量对长根茎的分配显著大于短根茎,以保持较高的繁殖能力;而总球茎对有分株球茎的生物量分配小于无分株球茎,表明扁秆荆三棱总球茎对贮存功能的分配优先于繁殖功能。研究为进一步理解根茎型克隆植物对光强及基质养分环境变化的生态适应提供了依据。  相似文献   

7.
林下和林窗内绢毛匍匐委陵菜的克隆生长和克隆形态   总被引:13,自引:1,他引:12       下载免费PDF全文
 为了验证绢毛匍匐委陵菜(Potentilla reptans var. sericophylla)林窗和林下种群间的行为差异是完全由表型可塑性引起,还是局部分化的结果,将生长在北京东灵山油松(Pinus tabulaeformis)林林窗和林下的绢毛匍匐委陵菜,进行生境间的交互移植-重植野外生态实验。研究结果表明,实验植物的叶片长度、叶片宽度、叶柄长度和匍匐茎节间长度等克隆形态特征在两生境间无差异。两个来源的植株,其基株生物量、基株分株数和基株匍匐茎总长度等克隆生长特征在林下生境中都比在林窗生境中小,表现出显著的可塑性。所研究的克隆形态特征和克隆生长特征及其可塑性在不同生境来源的实验植物间没有差异。绢毛匍匐委陵菜克隆形态特征和克隆生长特征及其可塑性在林下和林窗生境间没有发生局部分化,林窗为其较适生境,克隆生长特征的可塑性对绢毛匍匐委陵菜利用生境异质性可能具有重要意义  相似文献   

8.
水生植物是一类以草本植物为主、与水紧密相关的生态类群,大多数具有克隆性。面对水环境的变化,水生植物在形态、行为和生理上表现出多样化的表型可塑性,对异质生境具有很强的适应能力。表型可塑性研究已在陆生植物的多个类群展开,然而目前对异质生境下水生植物的生态适应对策,尤其是表型可塑性的研究尚重视不够。本文在阐明克隆植物表型可塑性主要实现方式及其关系、水生环境异质性及其特点的基础上,重点从形态可塑性、觅食行为、克隆整合、克隆分工和风险分摊等5个方面讨论了水生植物如何通过表型可塑性适应异质性水生环境。在今后的水生植物表型可塑性研究中,建议着重探讨以下问题:(1)表型可塑性的变化规律及机理;(2)克隆整合对群落和生态系统的影响;(3)克隆整合与克隆片段化的权衡;(4)不同克隆构型的表型可塑性及其内在机制;(5)表型可塑性的适应性进化;(6)水生植物与其他类群/营养级物种的关系;(7)水生生态系统对全球变化的响应。  相似文献   

9.
基于根系形态可塑性的空心莲子草克隆分工特征   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
资源在空间和时间上不均匀分布现象往往形成资源异质性斑块,克隆植物凭借强大的侧向生长能力占据广阔空间,分株间的生理连接促进了其对异质性生境的适应。克隆分株首先通过资源获取结构的功能特化来提高从各种资源富养斑块中的养分获取,然后通过克隆整合作用实现分株间的养分传输,这种功能特化和资源共享模式被称为‘分工’。该文以入侵克隆植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,研究其根系对资源异质性分布的形态可塑性响应;通过调节光照强度和土壤养分来实现资源的异质性分布,共设置4个处理:1近端分株高光低养—远端分株高光低养(HL-HL),2近端分株低光高养—远端分株低光高养(LH-LH),3近端分株高光低养—远端分株低光高养(HL-LH),4近端分株低光高养—远端分株高光低养(LH-HL);使用WinRHIZO Pro软件分析相关根系指标,SPSS 18.0单因素方差(one-way ANOVA)分析方法分析异质性条件对近、远端分株以及整个克隆片段的影响。结果表明:异质性斑块中经历高光低养的分株分配更多的生物量到地上部分,经历低光高养的分株分配更多的生物量到地下部分,空心莲子草通过调整对地上和地下部分的生物量分配比例实现了克隆分工;异质性斑块中,生长在富养斑块中的空心莲子草分株根系有更高的根生物量、根长、根表面积、根体积以及分枝系数等,表明空心莲子草分株根系通过对异质性斑块的形态可塑性变化提高了土壤养分的吸收能力。由此可见,空心莲子草通过对资源获取结构的功能特化提高了其资源吸收能力,这可能是其具强入侵能力的重要原因。  相似文献   

10.
资源异质性环境中的植物克隆生长 :觅食行为   总被引:68,自引:1,他引:67  
植物行为(plantbehaviour)[1,2]和植物克隆生长(clonalgrowthinplants)[3~5]是欧美近年来新兴的两个生态学研究领域。他们的交叉部——克隆植物的觅食行为(foragingbehaviour)[6~8]研究的成果不断地发表在各种重要国际学术刊物上[5,6,8,9]。它主要探讨克隆植物在资源异质性分布的环境中获取需资源的生态对策[8,10]。它突破了传统的植物个体“固定着生”的观念,与其它克隆植物生态学研究结果一道丰富了主要在研究非克隆植物基础上建立的(尤其是关于个体及个体以上组织水平)生物学和生态学的理论。并且具有潜在的应用价值。1 植物克隆生长…  相似文献   

11.
Morphological plasticity in clonal plants has received wide attention because localized plastic changes in spacer length, branching intensity and branching angle may enable clonal plants to place ramets selectively in the more favourable microhabitats within a heterogeneous environment. These responses have been interpreted in terms of foraging behaviour. Studies of morphological plasticity in clonal plants are usually carried out with one or two genotypes of a species, or with material of unknown genetic origin. Based on the concept of phenotypic plasticity, it is argued that such studies do not reveal whether plasticity in a population can be modified by natural selection. In addition, responses are often evaluated at two environmental conditions only, which may underestimate plasticity. Hence, our information on the ecological and evolutionary significance of morphological plasticity in clonal plants is still very incomplete. Two examples are given to show that stolon internode and rhizome lengths may vary considerably within an individual plant. Only a minor part of this variation may be plastic, i.e. the variation is hardly changed by the environmental conditions to which the plants are subjected. Hence, non-plastic variation in clonal morphology may exceed the degree of morphological plasticity. The non-plastic variation seems to originate from species-specific patterns of stolon and rhizome development. Marked non-plastic variation may obscure the effects of morphological plasticity on the placement pattern of ramets in the field, suggesting that plasticity in clonal morphology may not be very effective in terms of foraging for favourable patches. Possible reasons for the low levels of plasticity of clonal spacers are discussed.  相似文献   

12.
克隆植物的水分生理整合及其生态效应   总被引:11,自引:0,他引:11  
水分生理整合是克隆植物生理整合过程中非常重要的一部分,是克隆植物生长发育和生态适应过程中的重要机制之一。本文主要从理论上对克隆植物水分生理整合的存在性、方向性、整合的程度、范围及其与克隆植物的功能分工、表型可塑性和觅养行为、风险分摊等行为表现的关系进行了深入分析,并对迄今有关克隆植物水分整合的最新研究进展和研究方法进行了系统总结和评述。提出克隆植物的水分生理整合包括水平和垂直两个方向,而水力提降为垂直方向的水分生理整合提供了一个重要途径。认为在今后,应加强对克隆植物水分生理整合的精确定量化研究,同时,应运用生态学、生理学、生物化学及分子生物学等方法,综合深入地研究克隆植物水分整合的机理。  相似文献   

13.
植物与草食动物之间的协同适应及进化   总被引:10,自引:2,他引:8  
王德利 《生态学报》2004,24(11):2641-2648
通常协同进化是指一个物种 (或种群 )的遗传结构由于回应于另一个物种 (或种群 )遗传结构的变化而发生的相应改变。广义的理解 ,协同进化是相互作用的物种之间的互惠进化。生物之间、特别是植物与草食动物之间的协同适应与进化 ,已经成为生物进化、生态、遗传等学科十分关注的问题 ,可能成为生物学中各学科研究的交汇点或结点。作者具体阐述了 :(1)生物之间协同进化的研究意义 ,包括对生物学与生态学的价值 ;(2 )生物之间协同进化研究的限制或困难 ,诸如时间、研究对象、进化等级尺度和研究方法的限制 ;(3)植物与草食动物之间协同进化的主要研究对象 (系统 ) ,即昆虫传粉系统、昆虫诱导植物反应系统、种子散布系统、以及大型草食动物采食与植物反应系统 ;(4 )植物与草食动物之间协同进化的主要研究内容 ,包括适应特征 (性状 )——物种的可塑性 ,以及适应机制——物种适应过程与策略两个方面 ;(5 )植物与草食动物之间协同进化研究的存在问题及研究方向  相似文献   

14.
Clonality is defined as vegetative reproduction via the production of ramets, which are, at least initially, connected by spacers. In general, there are three types of spacers of two origins. Whereas stolons are aboveground spacers, rhizomes are belowground spacers; however, both of stem origin. The third type of spacers are roots in root-sprouting plants. The possibility of foraging in clonal plants has attracted broad interest among ecologists but has been experimentally documented only for stoloniferous clonal plants foraging for light. Foraging for belowground resources has yet to be demonstrated, perhaps because tests of foraging have focused on clonal plants that spread laterally via stolons or rhizomes, i.e. stem organs. Lateral spread based on sprouting roots has not been considered even though, in addition to functioning as conduits between ramets, root spacers are able to sense and take up nutrients. We therefore hypothesized that root-sprouting clonal plants may be able to directly react to environmental heterogeneity and exhibit nutrient foraging. To test this hypothesis, we conducted two experiments with root-sprouters in nutrient-heterogeneous and -homogeneous environments. We found that plants produced more biomass when growing in a heterogeneous environment than in a homogeneous environment and that root biomass was greater in the nutrient-rich patches than in nutrient-poor patches. However, the number of ramets did not differ between patches in the heterogeneous environment. We conclude that plants whose clonality is based on roots, similarly as plants whose clonality is based on stolons or rhizomes, do not exhibit accumulation of ramets in nutrient-rich patches. Foraging at the organ level, i.e. by roots, seems to be more probable in this clonal group. To analyse how clonal plants with different clonal strategies perceive and react to environmental heterogeneity, researchers must account for the high variability in clonal growth forms and in scales of environmental heterogeneity.  相似文献   

15.
克隆植物种群生态学研究透视   总被引:12,自引:0,他引:12       下载免费PDF全文
克隆植物种群日益受到关注和重视 ,克隆植物种群生态学的研究正在广泛深入地开展。探讨了克隆植物种群研究的最新进展 ,介绍了有关理论、方法和取得的成果 ,并对克隆植物种群在现代生态学中的地位与作用进行了评述  相似文献   

16.
植物根系养分捕获塑性与根竞争   总被引:7,自引:0,他引:7       下载免费PDF全文
王鹏  牟溥  李云斌 《植物生态学报》2012,36(11):1184-1196
 为了更有效地从土壤中获取养分, 植物根系在长期的进化与适应中产生了一系列塑性反应, 以响应自然界中广泛存在的时空异质性。同时, 植物根系的养分吸收也要面对来自种内和种间的竞争。多种因素都会影响植物根竞争的结果, 包括养分条件、养分异质性的程度、根系塑性的表达等。竞争会改变植物根系的塑性反应, 比如影响植物根系的空间分布; 植物根系塑性程度差异也会影响竞争。已有研究发现根系具有高形态塑性和高生理塑性的植物在长期竞争过程中会占据优势。由于不同物种根系塑性的差异, 固定的对待竞争的反应模式在植物根系中可能并不存在, 其响应随竞争物种以及土壤环境因素的变化而变化。此外, 随着时间变化, 根系塑性的反应及其重要性也会随之改变。植物对竞争的反应可能与竞争个体之间的亲缘关系有关, 有研究表明亲缘关系近的植物可能倾向于减小彼此之间的竞争。根竞争对植物的生存非常重要, 但目前还没有研究综合考虑植物的各种塑性在根竞争中的作用。另外根竞争对群落结构的影响尚待深入的研究。  相似文献   

17.
BACKGROUND AND AIMS: In clonal plants, internode connections allow translocation of photosynthates, water, nutrients and other substances among ramets. Clonal plants form large systems that are likely to experience small-scale spatial heterogeneity. Physiological and morphological responses of Fragaria vesca to small-scale heterogeneity in soil quality were investigated, together with how such heterogeneity influences the placement of ramets. As a result of their own activities plants may modify the suitability of their habitats over time. However, most experiments on habitat selection by clonal plants have not generally considered time as an important variable. In the present study, how the foraging behaviour of clonal plants may change over time was also investigated. METHODS: In a complex of environments with different heterogeneity, plant performance was determined in terms of biomass, ramet production and photosynthetic activity. To identify habitat selection, the number of ramets produced and patch where they rooted were monitored. KEY RESULTS: Parent ramets in heterogeneous environments showed significantly higher maximum and effective quantum yields of photosystem II than parents in homogeneous environments. Parents in heterogeneous environments also showed significantly higher investment in photosynthetic biomass and stolon/total biomass, produced longer stolons, and had higher mean leaf size than parents in homogeneous environments. Total biomass and number of offspring ramets were similar in both environments. However, plants in homogeneous environments showed random allocation of offspring ramets to surrounding patches, whereas plants in heterogeneous environments showed preferential allocation of offspring to higher-quality patches. CONCLUSIONS: The results suggest that F. vesca employs physiological and morphological strategies to enable efficient resource foraging in heterogeneous environments and demonstrate the benefits of physiological integration in terms of photosynthetic efficiency. The findings indicate that short-term responses cannot be directly extrapolated to the longer term principally because preferential colonization of high-quality patches means that these patches eventually show reduced quality. This highlights the importance of considering the time factor in experiments examining responses of clonal plants to heterogeneity.  相似文献   

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