脊椎动物传播植物肉质果中的次生物质及其生态作用

在种子植物-动物的互惠关系中,植物果实成熟后需要吸引种子传播者取食果实,传播其种子至适宜萌发的生境,同时又要防御种子捕食者过度消耗种子。果实内的次生物质(如:配糖生物碱、大黄素、辣椒素)在此过程中起到重要的调控作用。依赖脊椎动物传播的肉质果中往往含有与植物茎、叶内相同的次生物质,其种类繁多,主要分为含氮化合物、酚类化合物和萜类化合物。未成熟果实内富含次生物质(如:单宁、大黄素),主要保护未成熟种子不被潜在的捕食者和食果动物取食,这些次生物质的含量通常随果实成熟而降低;其它次生物质(如:脱辅基类胡萝卜素)的含量随果实成熟而增多,可能起到吸引食果动物的作用。在对脊椎动物捕食的抵御中,果实内不同类型的次生物质促使成熟果实对所有脊椎动物都有毒性(专毒性)或者仅对种子捕食者有毒性(泛毒性)。肉质果内的次生物质对植物-食果动物相互关系的调控作用,还可以通过调节动物取食频次和数量、抑制和促进种子萌发、改变种子在肠道的滞留时间、吸引传播者等生态作用而实现。某种次生物质往往集多种生态作用于一身。目前对肉质果内次生物质与脊椎动物相互关系的探讨还不够深入。未来研究需要综合考虑植物次生物质与果实生理生化、形态学等特征对食果者的综合调控机理;次生物质在种子传播后的调控作用对植物种群或群落结构和分布格局的影响;从动植物协同进化角度探讨植物次生物质的产生、防御和吸引策略与脊椎动物对果实的选择和消费之间的关系等。开展脊椎动物传播肉质果实中次生物质的研究,对完善种子传播机制、植物繁殖和更新格局,丰富动植物相互作用、协同进化理论具有重要的意义。     

生境破碎化对食果动物及种子传播的影响

食果动物与依赖其传播种子的植物间在进化过程中形成互惠关系,生境破碎化往往干扰种子传播过程,继而破坏这种关系.生境破碎化通常降低食果动物的多样性,但亦有相反的情况出现.食果动物对生境破碎化的适应能力不同,泛性森林动物和广食性动物具有较强的适应性.生境破碎化对依赖动物传播的植物影响有差异,多数植物受到负面影响,但也有一些植物不受影响,甚至受益.动物在破碎生境中对种子传播的有效性是种子搬运量、传播距离、种子萌发及种群建立等环节的综合效果.破碎化生境中种子的搬运量与动物的觅食行为和食物选择有关;种子传播距离受食物资源可获得性的改变和生境斑块异质性的影响;种子萌发和更新种群建立成功与否决定于是否存在有效的种子传播者.生境破碎化如何影响种子传播以及动植物相互关系,尤其是异质斑块的空间分布如何影响食果动物的传播有效性、破碎化生境下动植物互惠共生关系如何建立,生境破碎化导致的植物入侵对本地植物种子传播的影响是未来需要深入研究的问题.     

果实(种子)化学防御与食果实动物的适应对策

种子植物在果实(种子)成熟后需要防御食果实动物捕食种子,同时要传播种子至适宜萌发的生境。很多植物依赖食果实动物传播种子,称动物传播植物。果实(种子)化学防御是抵御种子捕食者的重要手段。果实(种子)中次生物质包括各种生物碱、生氰糖苷、萜类和酚类等,种类繁多;次生物质的含量随果实成熟过程而变化。次生物质可以抵御动物的捕食,其毒性对种子传播者和种子捕食者没有选择性,即具泛毒性。果肉中的次生物质也可以起到轻泻剂的作用,缩短种子在动物消化道的滞留时间,以影响传播效率。果实(种子)次生物质的产生不受植物环境条件的影响,其产生与果实质量有关。在温带地区,通常SS型果实次生物质含量低,而FL型果实含量高。食果实动物可通过调整捕食行为、摄取环境中特殊物质和获得丰富营养等3个方面适应次生物质。果实(种子)中次生物质的研究对动植物相互作用、协同进化理论具有重要的意义。     

第四届国际食果动物与种子扩散研讨会

二十世纪七十年代以来,食果动物与种子扩散关系已成为生态学领域的研究热点之一。因为它不仅涉及动植物之间的协同进化问题,而且与生物多样性保护、森林退化和破碎化和外来种入侵等当前环境问题密切相关。国际食果动物与种子扩散研讨会先后在墨西哥（第一届和第二届）、巴西分别于1986年、1993年和2000年已成功举行了三届,     

动物与植物种子更新的关系Ⅱ．动物对种子的捕食、扩散、贮藏及与幼苗建成的关系

植物的繁殖体总是面临来自各类生物（如昆虫、脊椎动物、真菌）的捕食风险。因动物捕食引起的种子死亡率影响植物的适合度、种群动态、群落结构和物种多样性的保持。种子被捕食的时间和强度成为植物生活史中发芽速度、地下种子库等特征的主要选择压力,而种子大小、生境类型等因素也影响动物对植物种子的捕食。捕食者饱和现象被认为是植物和种子捕食者之间的高度协同进化作用的结果,是限制动物破坏种子、提高被扩散种子存活率的一种选择压力。大部分群落中的大多数植物种子被动物扩散。种子扩散影响种子密度、种子被捕食率、病原体攻击率、种子与母树的距离、种子到达的生境类型以及建成的植株将与何种植物竞争,从而影响种子和幼苗的存活,最终影响母树及后代植物的适合度。种子被动物扩散后的分布一般遵循负指数分布曲线,大多数种子并没有扩散到离母树很远的地方。捕食风险、生境类型、植被盖度均影响动物对种子的扩散。植物结实的季节和果实损耗的过程也体现了其对扩散机会的适应。许多动物有贮藏植物种子的行为。动物贮藏植物繁殖体的行为,一方面调节食物的时空分布,提高了贮食动物在食物缺乏期的生存概率;另一方面也为种子萌发提供了适宜条件,促进了植物的扩散。于是,植物与贮食动物形成了一种协同进化关系,这种关系可能是自然界互惠关系（mutualism)的一种。影响幼苗存活和建成的因子包括种子贮蒇点的微生境、湿度、坡向、坡度、林冠盖度等。许多果食性动物吃掉果肉后,再将完好的种子反刍或排泄出来。种子经动物消化道处理后,发芽率常有所提高。     

食果动物传播植物种子的有效性

传播有效性是评估食果动物对植物种群更新贡献的关键指标,它决定了植物种群的续存,影响着群落生物多样性的维系。本文从种子传播数量、质量角度分析了影响动物传播有效性的因素,并从有效传播动物组合角度分析了其对植物种群更新的影响。传播数量的多少与动物的取食行为有关。以整吞取食的食果动物常被认为是植物的有效传播动物,而植物的果实为动物偏好选择的食物时,势必导致该种植物拥有高的种子传播数量。传播质量与食果动物肠道种子滞留时间以及其后的种子传播距离和排放地相关。体型较大、生境适应能力和迁徙性较强的动物常为植物提供较远的传播距离,而被认为传播质量较高。取食后动物的生境选择决定了种子的排放地,进而影响它们的种子传播质量。如果取食后动物偏好利用植物适宜更新的生境时,动物则拥有较高的传播质量。有效传播动物通常在传播数量和传播质量以互补形成一些组合对植物种群更新起贡献。今后工作应将动物行为野外监测和种子萌发实验相结合、取食后多种行为相结合来分析动物的传播有效性;而以一些国内特有濒危植物为研究对象开展传播有效性研究应是今后恢复生态学研究的重点。     

植物大年结实及其与动物贮食行为之间的关系

大年结实(mast seeding)是多生年植物种群周期性同步大量繁殖的一种自然现象。大年结实作为植物适应环境条件、提高繁殖能力的一种策略而备受关注, 但其驱动机制和进化意义尚存在较大争议。在依赖动物扩散种子的植物中, 大年结实被认为是一种调控动物贮食行为、提高种子扩散效率, 并最终增加繁殖成功率的一种策略; 动物介导的植物间互作可能是促进植物共存的进化驱动力。本文简要梳理了大年结实现象的各种假说, 提出了一个包括气候、资源、动植物互作的理解大年结实机制的概念框架, 并着重讨论了大年结实和动物贮食行为之间的关系及其进化和生态意义。建议未来研究需要借助长期生态监测和分子生物学方法, 揭示植物大年结实与动物贮食行为之间的生态与进化过程。     

食果鸟白头鹎与接骨草的分布

作为种子的传播者 ,以果实为生的动物在所食植物的繁殖周期中起着关键作用。尽管动植物相互作用的研究自达尔文开始就引起了进化生物学家和生态学家的关注 ,但和传粉者与植物的相互作用的研究相比 ,种子传播者与植物相互作用的研究在 2 0世纪 70年代后才真正开始[1] 。植物学家     

动物分散贮食行为对植物种群更新的影响

分散贮食是许多动物取食行为策略的重要组成部分。对以植物种子为主要贮食对象的动物来说,种子内营养物质含量、种子大小以及种子内次生化合物的含量等因素都直接影响动物的贮食行为。动物偏爱贮藏个体较大的种子,大种子多被搬运并分散贮藏在远离种源的地方,而小种子则多被就地取食,以补充动物贮食过程中的能量消耗。贮食动物主要通过空间记忆、特殊路线以及贮藏点周围的直接线索等途径重新获取贮藏点内食物。在重取过程中,一些贮藏点被遗忘,其中的种子成为植物种群更新的潜在种子库。因此,分散贮食动物不仅是种子捕食者,还是种子传播者,它们对植物种子的捕食、搬运和贮藏,影响了植物种子的存活和幼苗的建成,从而在一定程度上影响植物种群的更新、分布。植物种群为了促进种子的传播,在进化过程中逐渐形成了形式多样的适应性策略,降低种子的直接被捕食率,提高种子的被贮藏率。研究动物分散贮食行为对植物种群更新的影响,将有助于理解贮食动物与植物之间的互惠关系,从而认识贮食动物种群在生态系统中的作用,为生物多样性的保护提供科学依据。     

黄檗的更新特点及食果实鸟类对其种子的传播

在帽儿山实验林场和哈尔滨实验林场 ,黄檗母树下没有幼苗分布 ,不能进行天然更新 ,需要靠食果实鸟类等将果实和种子传播至远离母树的其他林下。捕食黄檗果实的食果实鸟类有 9种。其中 6种是食果肉鸟类 ,吞入果实后 ,消化果肉 ,而种子完整地随粪便排出而得以传播。其余 3种是食种子鸟类 ,没有传播作用。果实在鸟类消化道内的滞留时间达 2 0～ 30min ,具有很长的潜在传播距离。将鸟类消化后的种子与完整果实和人为去果肉种子进行萌发对比实验 ,消化后种子的累计萌发率与其余二者之间均没有显著性差异 ,说明食果实鸟类的消化 (道 )过程对种子萌发没有明显影响 ,同时证明果肉对种子萌发率没有显著影响 ,果肉中不含萌发抑制物质。黄檗提供多种鸟类以食物 ,而鸟类也同时以多种肉质果植物为食物。因此食果实鸟类和肉质果植物 (包括黄檗 )之间形成了松散的互利共生关系     

基于协同进化理论的红松资源保护与开发

原始红松林内,贮食动物与红松之间形成了广泛而复杂的协同进化关系,维系了红松林生态系统的正常演替和生态功能的正常表达。保护红松资源,必须从保护红松林内的协同进化关系入手,同时,红松林内的资源开发也应该以不破坏这种协同进化关系为前提。针对当前林区和自然保护区过度采摘红松种子的现象,有必要对红松资源开发进行科学的规划和管理,以减少开发过程对贮食动物及红松林天然更新的影响。     

果实生态学的概念、研究现状及研究方向

总结了果实生态学的概念及主要研究内容,对国内外的果实生态学研究领域的进展进行了综述,分析了这些研究尚存在的不足之处,并指出了未来研究的科学问题.迄今为止,果实生态学在果实与种子的关系、果实颜色与环境、果实化学成分与环境、群落果实构成式样的地理分布特征、果实及食果动物的协同进化等方面已经取得了若干进展.果实重量谱等物理性状的空间分异格局及机理、果实化学成分的时空变异格局、果实类型的组成式样及大尺度地理分布格局及其机制的探讨、果实传播与食果动物的协同进化等是未来亟待开展的工作.     

福建梅花山自然保护区鸟类种子传播网络

鸟类与植物的种子传播网络是影响生物多样性维系和生态系统功能的关键因素,同时也是当代生态学研究的热点。于2021年10—12月采用样线法在福建梅花山国家级自然保护区南部地区调查取食鸟类多样性,并分析其与植物特征之间的关系,收集鸟类对果实(种子)的取食数据并以此构建鸟类种子传播网络,探讨鸟类特征对网络结构的影响。结果表明：取食鸟类多样性与植物特征之间存在一定相关性,取食鸟类种类、数量、均匀度指数与植物高度、结实量和郁闭度呈显著相关(P<0.05);种子传播网络由21种取食鸟类和15种植物构成,具有嵌套性和模块性,但连接度和专业化程度较低;鸟类特征与物种水平网络参数存在一定相关性,取食鸟类数量与取食鸟类物种度、物种强度和连接多样性均呈极显著正相关(P<0.01),取食鸟类体重、体长、嘴峰长与取食鸟类物种度和连接多样性呈显著正相关(P<0.05)。研究显示,鸟类特征对种子传播网络结构的构建和维持具有影响,研究结果为分析森林动植物关系的动态变化和稳定性提供现实参考。     

动物与植物种子更新的关系I.对象,方法及意义

大多数植物靠种子库来更新。种子从离开母体到建成幼苗的过程中始终受动物活动的影响。动物对种子既有取食消耗的不利一面,又有将其扩散到适于发芽的安全地点的有利一面,二者处于一种利弊权衡状态。研究动物与植物种子更新的关系,有助于揭示种群动态的机制,理解动物和植物之间协同进化的规律,了解生态系统演替及其组分之间的关系,认识取食种子的动物在生态系统中的作用,进而为生态系统维持和生物多样性保护提供科学依据及有效     

动物与植物种子更新的关系Ⅰ.对象、方法与意义

大多数植物靠种子库来更新。种子从离开母体到建成幼苗的过程中始终受动物活动的影响。动物对种子既有取食消耗的不利一面,又有将其扩散到适于发芽的安全地点的有利一面,二者处于一种利弊权衡状态。研究动物与植物种子更新的关系,有助于揭示种群动态的机制,理解动物和植物之间协同进化的规律,了解生态系统演替及其组分之间的关系,认识取食种子的动物在生态系统中的作用,进而为生态系统维持和生物多样性保护提供科学依据及有效措施。目前对动物与森林更新关系的研究主要以栎、松等代表树种为研究对象。已知鼠类和鸟类是大型种子主要的捕食者和扩散者。     

植物种群更新限制——从种子生产到幼树建成

更新限制是指种子由于各种原因,不能够萌发并生长成幼树。它作为解释生物多样性的理论,一直受到国内外群落生态学家关注。从种源限制、传播限制和建成限制3个角度,对更新限制机制研究进展进行了综述。从种源限制而言,时空因素是影响植物种群更新限制的重要因素,因为植物结实量存在明显时空变化,造成植物更新个体出现明显的时空规律。从传播限制而言,传播数量、距离和食果动物行为均限制植物种群更新。数量上,缺乏有限传播者势必减少传播数量,但如果种子拥有较高质量,则能逃脱数量限制;距离上,植物更新个体显示出明显的Janzen-Connell格局,但传播距离趋向稳定,形成植物种群的进化稳定对策;食果动物行为上,不同传播者对更新贡献存在差异,捕食者直接降低更新,融入两类动物行为的模型更能反映食果动物对更新的限制。从建成限制而言,环境因子制约植物生长。小尺度下,微生境的好坏对于植物幼苗建成至关重要;大尺度下,植物提供较好的广告效应则能摆脱生境限制。将传播者行为、捕食者行为与幼苗的空间分布格局、种子传播机理模型等结合,建立植物更新限制机理模型应是更新限制未来的研究热点。选择稀有种和古老种为主题的长期更新限制研究,为种群恢复提供指导,也是未来重要研究方向。     

西双版纳勐宋轮歇演替区鸟类多样性及食果鸟研究

结合退耕还林、生态保护和山区经济持续发展的需要,在西双版纳勐宋轮歇休闲自然演替林地、传统保护使林地和原始自然林地等3类8种生境中,采用样方法并辅以挂网捕鸟法,研究了鸟类的多样性、食果鸟类及其与森林动态的关系。结果表明：①随着轮歇休闲时间递增和植被层次增加,鸟类多样性增加,鸟类群落逐渐复杂化;②鸟类多样性H、Hmax和J等参数变化情况在干季和雨季类似;③食果传播植物种子的鸟类沟通了各林地之间的联系,它们的活动对植被的演替和扩展至关重要。讨论分析认为,鸟类多样性与生境植被结构相互作用,协同发展;在退耕还林工作中要重视食果类及其生态功能的作用,注意保护原始森林和鸟类物种,利用和促进食果鸟类的自然生态功能。     

莲花山红交嘴雀取食松科植物的形态适应

红交嘴雀(Loxia curvirostra)因专性取食针叶树的种子,是研究种子采食者与植物之间协同进化关系的理想物种之一,它与松科植物的协同进化近年来受到诸多关注。2007～2008年,作者在甘肃省莲花山自然保护区,通过调查红交嘴雀(L.c.himalayanesis)的形态特征、取食生态和松科植物的特点,初步研究了其对当地松科植物形态的取食适应。结果表明,莲花山红交嘴雀主要以云杉(Picea crassifolia)种子为食,其形态特征,包括体长、喙形等均小于北美地区的红交嘴雀,表明莲花山红交嘴雀有别于北美地区的红交嘴雀,其较小的喙与专性取食云杉种子相对应。     

云南被子植物菊类分支的系统发育多样性及其分布格局

全球气候变化与人为活动等因素导致的生物多样性丧失,引起了全球各界对生物多样性保护的高度关注。传统生物多样性保护主要对物种、特有种、受威胁物种的种类组成及其分布模式开展研究,忽视了进化历史在生物多样性保护中的作用。云南是全球生物多样性热点地区的交汇区,生物多样性的保护历来受到广泛关注,为了更好地探讨云南生物多样性的保护措施,该研究以云南被子植物菊类分支物种为研究对象,基于物种间的演化关系,结合其地理分布,从进化历史的角度探讨物种、特有种、受威胁物种的种类组成及系统发育组成的分布格局,并整合自然保护地的空间分布,识别生物多样性的重点保护区域。结果表明:云南被子植物菊类分支的物种、特有种及受威胁物种的物种密度与系统发育多样性均显著正相关; 通过零模型分析发现,由南向北标准化系统发育多样性逐渐降低; 云南南部、东南部、西北部是云南被子植物菊类分支的重点保护区域,加强这些区域的保护,将最大化地保护生物多样性的进化历史和进化潜能。由此可见,融合进化历史信息的植物多样性格局分析不仅有助于更加深入地理解植物多样性的形成与演变,也为生物多样性保护策略的制定提供更多的思路。     

植物与草食动物之间的协同适应及进化

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