Pollination interactions reveal direct costs and indirect benefits of plant–plant facilitation for ecosystem engineers

作为生态系统工程师的植物通过对非生物条件和生物区系的影响而显著地改变环境,从而促进了原本在这些环境下无法存活的伴生物种的生长。然而,很多研究缺乏对互惠效应的了解,因为对植物-植物相互作用的研究通常只估计了对伴生物种的益处,而很少考虑一个营养水平如何直接和间接调节植物的反馈作用。我们对两个植物物种(Arenaria tetraquetra 和 Hormathophylla spinosa,他们或单独开花,或与伴生植物一起开花)进行了一项田间试验用以分解净效应并验证以下假设：授粉者介导的相互作用提供益处用来平衡植物产生促进作用的成本。我们发现,促进作用的净成本伴随授粉介导的益处而存在。尽管两种植物单株植物上的产花更少,但与单独开花相比,他们在与伴生植物一起开花时,每朵花上的授粉者多样性增强。尽管这两种植物单独开花时,单株种子产量较高,但坐果和结实的产量存在种间差异。四叶蕨属的植物(Arenaria tetraquetra),伴生植物对其坐果和结实有负面效应,而刺山蕨属的植物(Hormathophylla spinose),当其与伴生植物一起开花时,坐果更高,结实则不受影响。我们的研究表明,除了承受直接成本外,植物还可以从伴生物种的促进作用中受益,通过提高其对传粉者的可见性。因此,我们强调授粉的相互作用可以补偿物种促进作用的成本,这些促进作用依赖于作为生态系统工程师的植物。本研究阐明了植物-植物间直接相互作用的结果如何被包括第三方在内的间接相互作用来调节的     

气候变暖对植物、传粉者及其相互作用的影响

植物和传粉者之间的相互作用,构成了错综复杂的传粉网络。近20年来,以全球变暖为主要特征的气候变化对开花植物、传粉昆虫和植物-传粉者相互作用的影响已成为研究热点。这些研究有助于更好地预测气候变暖对传粉网络乃至整个生态系统功能的影响。本文综述了气候变暖对开花植物个体的繁殖过程(物候、花吸引、报酬特征)和传粉昆虫活动及其相互作用产生的影响,以及在群落水平上对植物-传粉者网络产生的影响。气候变暖影响开花植物的花报酬(花蜜量、花粉的数量与质量)以及繁殖成功;温度升高对传粉昆虫的影响主要包括决定花粉流的传粉行为和传粉成功率。因此,气候变暖背景下植物、传粉者及其相互作用的改变会导致传粉网络结构发生变化,而传粉网络通过缓冲机制减少植物-传粉者间的错配而产生的负面效应,以维持自身稳定性。总体上,目前对气候变暖背景下植物-传粉者网络的研究较为薄弱,今后的研究应进一步关注以下问题:(1)气候变暖影响植物与传粉者物候匹配程度的原因、机制以及影响因素;(2)进一步探究不同生态系统中植物-传粉者的相互作用;(3)从群落水平或生态系统水平对植物-传粉者相互作用网络开展长期性研究。     

植物挥发性信号物质介导抗性的生态功能

植物产生的挥发性化合物能够作为媒介参与植物与周围环境之间的信息交流及相互作用。植物挥发性物质在吸引传粉者、促进种子传播、抑制其它植物种子萌发等方面具有重要的作用。近年来,关于植物挥发性物质在生态系统中的信号作用研究已经成为国内外的研究热点,受到广泛关注。总结了植物挥发性物质作为信号物质在提高植物抗性方面的国内外研究成果,阐述了植物挥发性物质不仅能够直接提高植物的抗性,而且可以作为信号物质在同株、同种异株和不同种植物之间进行传递,进而间接提高目标植物的抗性。最后,还对植物挥发性物质的研究方法和潜在的生态功能进行了探讨。     

Seasonal dynamic variation of pollination network is associated with the number of species in flower in an oceanic island community

植物与传粉者相互作用的传粉网络是一个动态的实体,植物开花物候的季节性变化可以在短时间和长时间内重塑其结构。然而,很少有研究考虑到这种季节性动态变化,特别是海洋岛屿群落的传粉网络。本研究探讨了海洋岛屿群落的植物与传粉者间传粉网络的结构是如何随群落内花资源丰富度的季节性变化而动态变化的。利用春夏秋冬四个季节的植物与传粉者间相互作用的数据,分析了四个季节定性的传粉网络结构的动态变化,研究了中国南海西沙群岛的永兴岛群落传粉网络的季节性动态变化。在这四个季节中,分别收集了连续两个月的植物与传粉者相互作用的数据,并计算了四个网络水平的指标来表征传粉网络的总体结构。采用群落差异性统计分析方法,对群落四个季节的网络结构参数进行比较分析,探讨影响这种动态变化格局的潜在因素。同时计算并比较了植物和传粉功能群在物种水平的网络指标的季节动态变化。研究结果表明,永兴岛群落网络水平的特化性和模块化在四个季节的变化均与植物物种丰富度的变化呈明显相反的变化趋势。开花植物种类的增加可能促进了传粉者之间更激烈的竞争,从而导致生态位重叠的增加,引起传粉网络特化性和模块化的下降,反之亦然。进一步分析表明,传粉网络的季节动态变化的内在驱动力是植物与传粉者间连接的重新组合。因此,传粉者之间生态位重叠的季节性变化导致了植物与传粉者间相互作用的重组,从而推动了该群落内植物与传粉者间相互作用的更替变化。在物种水平上,与其它传粉功能群相比,天蛾类传粉者最特化,而蜜蜂科传粉者的物种作用强度最大。因此,在探索孤立的海洋岛屿生态系统以及其它生态系统中的植物与传粉者间相互作用时,应适当考虑到这些新的发现。     

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。     

植物生殖生态学透视

植物生殖生态学是研究植物生殖与生物和非生物环境条件相互作用、相互适应关系的科学,包括研究植物生殖体系(breeding system)、生殖策略、生殖节律对环境的适应和在进化上的意义;对开花生态学、传粉生态学的研究;对种子的形态结构、化学组成、生活力、休眠,以及种子的传播、捕食、病虫害、土壤种子库、萌芽生态学的研究;对幼苗的生     

Natural selection on flower size in invasive Cytisus scoparius along an elevation gradient

已建群的入侵植物物种在其本地生长范围内比单一种群具有更多样化的基因库。这种遗传和表型变异可以使入侵植物与群落的其他成员相互作用,从而进行自然选择,并形成快速适应机制。对于入侵的开花植物,与传粉者的相互作用可能使其适应异质性的传粉者群落。入侵地内传粉昆虫群落的变化与本地范围内的变化相似,这表明适应性可能反映了在本地范围内看到的模式。在本论文中,我们研究了在华盛顿州的国会国家森林公园内的一种入侵豆科灌木金雀儿(Cytisus scoparius)花的大小沿海拔梯度的变化。我们在每个样地中测量了10株植物花的宽度和传粉花的比例。我们对沿海拔梯度分布样地的金雀儿在单株水平下的物候变化进行三次测定。研究发现,尽管没有呈现出明显的高海拔具有高选择性的规律,但对于花的大小呈现正选择效应。从授粉昆虫的造访率和种子产量两方面,可以看出自然选择的模式。我们还发现,造成种子产量变化的最大因素不是海拔高度或花的大小,而是管理措施。     

青藏高原东缘11种小檗属(Berberis)植物种子萌发特性

在实验室条件下研究了青藏高原东缘11种小檗属(Berberis)植物的种子萌发特性,并分析了种子萌发能力与种子大小和海拔之间的关系。结果表明,11种植物中,仅有5种植物(金花小檗、匙叶小檗、锥花小檗、鲜黄小檗和刺黄花)种子萌发率超过50%,其中金花小檗最高(86.7%);有2种植物(巴东小檗、华西小檗)种子始终没有萌发,其余4种植物种子萌发率均在10%以下;种子萌发开始时间均在10d以后,匙叶小檗种子萌发的持续时间最长(40d)。11种植物种子萌发率、萌发速率、萌发持续时间与种子大小均呈显著负相关,而萌发开始时间与种子大小之间具有显著的正相关关系。萌发率、萌发速率、萌发持续时间与海拔均有较弱的正关联,萌发开始时间与海拔有较弱的负关联。     

植物比较解剖学在中国50年的进展和展望

系统与进化植物学是当今植物科学中的主流学科之一,植物比较解剖学是该学科的重要组成部分。根据近50年国内主要期刊统计,我国植物学者重点在种子植物的维管组织结构、叶及其表皮结构、花的结构和发育、种子及种皮特征、分泌组织以及一些原始种子植物等方面开展了比较解剖研究,为一些植物科、属的系统分类提供了解剖学依据。但在研究的植物种类、内容和方法尚存在不足,发表的论文相对较少。根据我国植物种质资源丰富,研究基础较好等特点,认为我国植物比较解剖学发展前景宽广,并对进一步发展提出一些建议。     

传粉昆虫行为的研究方法探讨

昆虫访花行为能对植物与传粉者相互作用的很多方面产生直接的影响, 因此相关研究对于理解植物的多样性和植物生殖生态过程非常重要。本文介绍了主要的传粉昆虫种类及其特征, 并探讨了昆虫访花行为及其影响因素的研究方法。同时还探讨了进行夜间传粉昆虫和群落水平上昆虫行为研究的方法, 以期能为植物-传粉者相互作用这一多学科交叉领域的学者, 尤其是植物学家和昆虫学家提供有益的参考资料。     

Seed Dispersal by a Frugivore Pycnonotus sinensis and the Distribution of Sambucus chinensis

Frugivorous birds play an important role in the distribution of those plants on whose fruits they feed and affect species composition of plant communities. The fruiting phenology of Sambucus chinensis Lindl. in Wuhan area ranges from July to November, while abundant fruits are available in July and August. Although other seven species of frugivores were found in the study area, only Pycnonotus sinensis (Gmelin), a resident bird endemic to China, was observed foraging in the fruits of this plant for the field. Pycnonotus sinensis shifts from eating fruits of Broussonetia papyrifera (L.) Vent. to those of S. chinensis from July to August. Identification of seeds in a total of 658 feces disseminated by P. sinensis which were collected in the field showed that most of the seeds came from S. chinensis and B. papyrifera. Seeds in those feces collected at the end of August were all of S. chinensis. Field investigation of the associations of S. chinensis shows that its frequent companion species are B. papyrifera, Cinnamomum camphora, Ligustrum lucidum and Rubus biflorus, whose fruits are also preferred by this frugivore in different seasons. The distribution of Pycnonotus sinensis is limited to the south of Qinling Mountain in China. The distribution of S. chinensis is basically consistent with that of Pycnonotus sinensis. The result indicates that seed dispersal of S. chinensis depends on the foraging of this frugivore. Likewise, the fruits of S. chinensis are the primary food for this frugivore in autumn. As the result suggests, conservationists and restoration biologists should highlight the study of plant-disperser mutualism in the future work.     

浙江天目山自然保护区鸟类对美洲商陆种子的传播

为了解外来植物美洲商陆Phytolacca americana的入侵方式,2008年8月至2010年7月,在浙江省天目山国家级自然保护区内研究了鸟类对美洲商陆种子的传播作用.观察到白头鹎Pycnonotus sinensis、领雀嘴鹎Spizixos semitorques和红嘴蓝鹊Urocissa erythrorh...     

南京中山植物园秋冬季鸟类对植物种子的传播作用

1999年10月20日－2000年1月20日,在南京中山植物园内随机收集鸟粪样品160份,共分离出874粒结构完整的种子和果核、3块鞘翅目昆虫残体和1块鸟类羽毛残块。已鉴定出842粒种子和果核,分属于16科20属26种（变种）。在鸟粪样品中出现频率较高的种子依次分别属于冬青（Ilex purpurea)(22.22%)、圆柏（Sabina chinensis)(11.11%)、盐肤木（Rhus chinensis)(10.63%)、朴树（Celtis sinensis)(9．18％）、爬山虎（Parthenocissus tricuspidata)(7.73%)、龙柏（S.chinensis cv.kaizuca)(7.25%)等;种子数量相对较多的植物种类主要有冬青（23．52％）、盐肤木（16．15％）、圆柏（13．54％）、爬山虎（7．96％）、龙柏（7．96％）、小果蔷薇（Rosa cymosa)(5.34%)等。除经鸟粪传播外,鸟类还通过衔取果实以及在吞食果实后将种子呕出的方式传播种子。初步发芽试验表明,鸟粪样品中的爬山虎、盐肤木的种子,以及被鸟呕出的樟树（Cinnamomum camphora)、楝树（Melia azedarach)的种子均可发芽出苗。鸟类传播种子使南京中山植物园内樟树、冬青、海桐（Pittosporum tobira)和红豆杉（Taxus chinensis)等栽培树种成功地侵入到位于植物园北缘的虎山山坡黑松（Pinus thunbergii)、枫香（Liquidambar formosana)群落、以及植物园内山溪边的枫杨（Pterocarya stenoptera)、朴树群落等生境中。鸟类对种子的传播作用扩大了南京中山植物园内那些具有肉质果实、种子具有坚硬种皮或种子包被于坚硬果核中的植物种类的分布范围,促进了它们的自然更新。     

Fruits foraging patterns and seed dispersal effect of frugivorous birds on Hippophae rhamnoides sinensis

Behaviors of 18 species of birds eating fruits of Hippophae rhamnoides spp.sinensis were observed from September 2003 to March 2004.Their foraging patterns were found to be very different and Can be divided into five classes:(1)direct swallowing the fruits on crown of the shrubs and sometimes regurgitating seeds soon after;(2)carrying the fruits to their perching sites and swallowing;(3)pecking the fruits from the shrubs to the ground,eating pulp and seeds but leaving pericarp;(4)pecking through the pericarp,eating pulp and leaving pericarp and seeds;(5)pecking through the pericarp on the top of fruits,and only eating seeds.These foraging patterns have different effects on seed dispersal of H.rhamnoides spp.sinensis.The germination experiment of three groups of seeds(seeds from feces,dry fruits and extracted seeds from dry fruits)was carried out.Although ingestion processes of birds had some adverse effects on the seed germination of H.rhamnoides spp.sinensis,the seeds from feces still have a relatively higher germination ratio.H.rhamnoides spp.sinensis provides food to a variety of frugivorous birds.and the birds disperse its seeds.Thus,a mutually beneficial relationship between the bird and the seed is formed.     

鸟类取食中国沙棘果实的方式及其对种子的传播作用

2003年9月～2004年3月,定期观察取食中国沙棘果实的鸟类及其取食方式。共记录取食中国沙棘果实的鸟类18种,其取食果实的方式主要有：1)直接在树冠上吞食果实,有时候在吞食后将种子呕出;2)将果实从树上衔走后,在栖息处吞食或啄食;3)将果实啄落至地面,然后取食果肉和种子,留下果皮;4)啄破果皮,吸食果肉,留下果皮及种子;5)从顶端将果皮啄破后,仅取食里面的种子。不同的取食方式决定了它们对沙棘种子的传播作用不同。收集鸟粪便中的种子与完整的干果实及人工剥离果肉和内果皮的种子做萌发对比实验,结果表明,鸟类消化道过程对种子的萌发有一定影响,但萌发率仍较高。沙棘为多种鸟类提供食物,而鸟类则为沙棘传播种子,它们之间形成一种互利关系。     

藏雪鸡(Tetraogallus tibetanus)春夏季食性

藏雪鸡(Tetraogallus tibetanus)生活在青藏高原及其毗邻地区,是国家二级保护动物。2016年5—8月,在青海省尖扎县,采集藏雪鸡新鲜粪便及可能食用的植物,采用粪便显微分析法研究了藏雪鸡食性。结果表明:藏雪鸡能以各种植物器官为食,叶片是其食用的主要器官,茎次之,再次是花和果(种子),根极少;藏雪鸡所食植物器官比例有明显季节变化,叶片的比例逐月下降,花的比例在7月显著增加,而果(种子)比例在8月陡增至28%;藏雪鸡能以生境中24科72种草本植物中的19科49种为食,还取食苔藓和地衣;禾本科和菊科植物是其主要食物,占食物总量的42%;草地早熟禾(Poa pratensis)(22.35%)是主要食物种,蒲公英(Taraxacum mongolicum)等20种植物是其常见食物种;藏雪鸡所食植物种类比例季节变化明显,如草地早熟禾比例5—7月稳定在20%左右,但8月上升到30.20%,而蒲公英比例5—8月持续增加;藏雪鸡所食植物种类数稳定在35~36种,仅7月稍多(41种);不同月份的食物成分相似性较高(>73%),食物的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数相似,但8月食物生态位宽度指数明显低于其他月份。综上,藏雪鸡是广食性鸟类,且食性有明显的季节变化。本研究结果可为藏雪鸡救护和迁地保护时人工饲料配方的设计提供依据。     

Do frugivorous birds concentrate their foraging activities on those alien plants with the most abundant and nutritious fruits in the South African Mediterranean-climate region?

Alien plants with abundant and nutritious fruits may compete more effectively for avian dispersal services than native shrubs. This premise was examined by comparing daily foraging activity (visitation frequency, foraging bird number and foraging period) by four frugivorous bird species of different size on fruits of two native and two alien shrub species co-occurring at four different sites. Also, the quantities of seeds consumed daily by each of the four birds species from fruits of the four shrub species were measured and compared with the numbers of fruits and seeds, and the mass of fruits present in the shrub canopies as well as with their fruit monosaccharide concentrations. The quantities of seed consumed daily by four different size bird species (Columba arquatrix, Colius striatus, Pycnonotus capensis, Zosterops pallidus subsp capensis) were positively correlated with the numbers of seeds per m² of canopy area and with fruit mass and fruit monosaccharide content per m² of canopy area, as well as with the monosaccharide concentration of individual fruits, except in the C. arquatrix (African olive pigeon). All four bird species displayed the highest daily visitation frequencies on fruits of the alien Solanum mauritianum which were more abundant and nutritious than fruits of the other alien Lantana camara and fruits the natives Olea europaea subsp africana and Chrysanthemoides monilifera. They also all consumed greater quantities of seed daily from fruits of the alien S. mauritianum than from fruits of the other shrub species. These results corroborate proposals that frugivorous birds concentrate their foraging activities on those alien plants with the most abundant and nutritious fruits.     

南京中山植物园鸟类对香樟 果实（种子）的取食

香樟(Cinnamomum camphora)是亚热带地区广泛分布的常绿阔叶树种,其果实数量多、果期长,可为鸟类提供大量食物资源。2018年11月至2019年2月,借助Safari 10×26变焦双筒望远镜,采用焦点扫描法对南京中山植物园内访问香樟果实(种子)的鸟类行为进行观察,详细记录鸟类的种类、取食基质、取食次数、取食时间、取食数量和取食方式等信息。研究期间有效记录达48d,累计记录到27种鸟类1021次取食香樟果实(种子)行为,存在2种取食基质(地面和树上)和3种取食方式(整吞果实、啄食果肉和取食种子)。T检验显示,不同鸟类对香樟果实(种子)的取食次数存在显著差异(t=3.096,df=26,P 0.01);不同月份间鸟类对香樟香樟果实(种子)的平均访问只数、平均取食次数、平均取食时间和取食数量均存在极显著差异(P0.001)。白头鹎(Pycnonotussinensis)、乌鸫(Turdusmendarinus)和灰喜鹊(Cyanopicacyanus)是访问次数及取食量最多的3种鸟类。单因素方差分析(One-way ANOVA)表明,上述这3种鸟类的取食数量存在极显著差异(F3, 598=25.219,P 0.001)。按照时间统计,11月份访问的鸟类种类和数量最多,1月份鸟类的取食次数、时间和数量最多。鸟类的形态特征(体重、体长和嘴峰长)与取食数量呈显著正相关,其中,体重和体长对取食数量的影响比嘴峰长的影响更显著,但嘴峰长影响鸟类对果实的取食方式。在鸟类常活动和停歇的树木下方地面往往散落着较多表面洁净、无果肉包裹的香樟种子,且园内人工林和自然更新林地可见许多香樟幼苗,表明鸟类对香樟具有潜在传播作用。     

Bird Assemblage and Visitation Pattern at Fruiting Elmerrillia tsiampaca (Magnoliaceae) Trees in Papua New Guinea

Most tropical trees produce fleshy fruits that attract frugivores that disperse their seeds. Early demography and distribution for these tree species depend on the effects of frugivores and their behavior. Anthropogenic changes that affect frugivore communities could ultimately result in changes in tree distribution and population demography. We studied the frugivore assemblage at 38 fruiting Elmerrillia tsiampaca, a rain forest canopy tree species in Papua New Guinea. Elmerrillia tsiampaca is an important resource for frugivorous birds at our study site because it produces abundant lipid-rich fruits at a time of low fruit availability. We classified avian frugivores into functional disperser groups and quantified visitation rates and behavior at trees during 56 canopy and 35 ground observation periods. We tested predictions derived from other studies of plant–frugivore interactions with this little-studied frugivore assemblage in an undisturbed rain forest. Elmerrillia tsiampaca fruits were consumed by 26 bird species, but most seeds were removed by eight species. The most important visitors (Columbidae, Paradisaeidae and Rhyticeros plicatus) were of a larger size than predicted based on diaspore size. Columbidae efficiently exploited the structurally protected fruit, which was inconsistent with other studies in New Guinea where structurally protected fruits were predominantly consumed by Paradisaeidae. Birds vulnerable to predation foraged for short time periods, consistent with the hypothesis that predator avoidance enhances seed dispersal. We identified seven functional disperser groups, indicating there is little redundancy in disperser groups among the regular and frequent visitors to this tropical rain forest tree species.     

Avian fruit preferences across a Puerto Rican forested landscape: pattern consistency and implications for seed removal

Avian fruit consumption may ensure plant reproductive success when frugivores show consistent preference patterns and effectively remove and disperse seeds. In this study we examined avian fruit preferences and their seed-removal services at five study sites in north-central Puerto Rico. At each site, we documented the diet of seven common fruit-eating avian species from February to September 1998. Using foraging observations and area-based estimates of fruit abundance, we examined preference patterns of birds. We found that 7 out of 68 fleshy-fruited plant species were responsible for most of the fruit diet of birds. Seventeen plant species were preferred and four of them were repeatedly preferred across several study sites and times by at least one avian species. Preferred plant species comprised a small percentage of fleshy fruits at each site (<15% in four out of five study sites), but showed extended phenology patterns. The quantity of seeds removed by frugivore species was not strictly related to preferences. Some frugivores showing no preference could effectively remove more seeds from plants at some locations than species exhibiting constancy in their patterns of preference. Only two frugivores, Euphonia musica and Vireo altiloquous, removed most of the seeds of plants for which they exhibited repeated preference across the landscape. Preference patterns, particularly those exhibiting consistency in space and time for plant species having prolonged fruiting periods, may have important mechanistic consequences for the persistence, succession, and regeneration of tropical plant communities.