岩白菜（虎耳草科）不同海拔居群的繁殖分配

资源分配策略是植物生活史研究的重要内容之一,植物用于繁殖的相对资源比例（即繁殖分配）与植株的生活史特征、个体大小及植株的生境密切相关。本文研究了藏东南色季拉山一个阴坡上海拔4200m～4640m范围内6个不同居群的虎耳草科多年生草本植物岩白菜（Bergenia purpurascens）的繁殖分配特征,结果发现：（1）繁殖器官生物量、营养器官生物量、地上部分总生物量、花数目、花序轴长度均随海拔的升高而显著降低,而叶数目随海拔变化不大,繁殖分配值则先降低后升高,转折点在林线过渡带（海拔4400m）处;（2）各居群（海拔4300m居群除外）营养器官生物量与繁殖器官生物量均显著正相关,而营养器官生物量与繁殖分配则负相关,但各居群的显著性不同;（3）各居群繁殖器官生物量与植株个体大小（营养器官生物量）呈不同程度的异速增长,而繁殖分配则与植株个体大小负相关;（4）各居群植株都存在一个繁殖所需的个体大小阈值,而且这一阈值在林线以下区域随海拔的升高而显著增大,在林线以上区域变化不显著。研究结果表明,海拔并不是影响岩白菜繁殖分配策略的唯一生态因子,不同居群的生境状况和植株个体大小都与其资源分配策略密切相关,高山地区林线的存在对植物资源的权衡方式会产生巨大影响。     

高山植物圆穗蓼的繁殖资源分配

于海北高寒草甸生态系统定位站附近的一个西向山坡上,以高寒灌丛草甸中海拔不同的4个地点的圆穗蓼为研究对象,分析圆穗蓼的繁殖特征在海拔梯度上的变化规律,以探讨高山植物在极端环境下的资源分配策略。结果发现:(1)随海拔升高,圆穗蓼的植株高度先增大后变小,营养器官生物量和繁殖器官生物量均呈现增加的趋势,但三者与海拔梯度的相关性不显著,而且繁殖分配在4个不同海拔取样地点间差异不显著;(2)个体越大,圆穗蓼分配到繁殖器官的绝对资源比例也显著增加,但在海拔较低的3个取样地点内,繁殖分配随海拔升高呈增加的趋势,这可能与高寒灌丛草甸土壤的潜在肥力较高而导致圆穗蓼不存在资源限制有关;(3)圆穗蓼在4个取样地点均存在繁殖阈值,繁殖阈值与海拔的相关性不显著,但仍然表现出随海拔升高而略有降低的趋势,表明海拔较高居群的植株达到开花繁殖需要的营养积累较小。研究表明,由于海北站的土壤肥力较高,4个取样地点的圆穗蓼不存在个体大小依赖性的繁殖分配和随海拔升高而增加的繁殖分配;而高海拔取样地点较低的繁殖阈值表明高山植物的有性繁殖比营养生长具有更为重要的意义,强调了有性繁殖对高山植物的重要性。     

高寒草地狼毒种群繁殖分配对海拔的响应

繁殖与物种的生存和发展有着极为密切的关系,是植物生活史研究的核心问题,海拔制约下的环境因子对植物繁殖分配产生重要影响.2010年7月采用样方调查法,研究了祁连山北坡高寒草地2700～3000 m范围内4个海拔梯度下狼毒(Stellera chamaejasme)种群繁殖分配特征.结果表明:随着海拔的升高,狼毒地上生物量呈降低趋势,总花干重、株高呈先减小后增大的趋势,繁殖分配呈增大趋势;在海拔梯度下,狼毒种群繁殖分配与地上生物量均呈极显著负相关(海拔2800 m除外),与株高呈不显著负相关(海拔3000 m除外).狼毒种群繁殖分配存在大小依赖性且生物量的依赖性远大于株高,说明随海拔升高,狼毒种群通过减小个体大小来降低资源消耗,把获取的有限资源分配到繁殖部分,从而达到繁殖成功.     

狮牙草状风毛菊果期资源分配对海拔的响应

植物资源分配是目前植物生态学研究的热点问题, 主要集中在性分配和繁殖分配两个方面。该研究以分布在青藏高原的狮牙草状风毛菊(Saussurea leontodontoides)作为研究材料, 研究了6个海拔高度上果期植株的繁殖特征及资源分配的差异, 并用异速模型分析了繁殖性状及资源分配与个体大小的关系。结果显示: 1)狮牙草状风毛菊的个体大小、繁殖器官生物量、营养器官生物量、种子数和营养分配均与海拔存在极显著负相关关系, 百粒质量和繁殖分配与海拔存在极显著正相关关系。2)在不同海拔高度下, 百粒质量、种子数、繁殖器官生物量及营养分配与植株个体大小呈正相关关系; 繁殖分配与植株个体大小呈负相关关系; 而营养器官生物量与植株个体大小呈极显著正相关关系。这表明海拔和个体大小对狮牙草状风毛菊的繁殖对策有不同程度的影响, 狮牙草状风毛菊通过增加繁殖部分的生物量和百粒质量来适应高海拔的胁迫环境。     

紫翅猪毛菜、钠猪毛菜不同个体大小繁殖分配差异及随海拔的变化

以新疆准噶尔盆地藜科猪毛菜属植物紫翅猪毛菜(Salsola affinis C.A.Mey)、钠猪毛菜(Salsola nitraria Pall)为研究对象,用繁殖分配比例的方法对比分析了两种猪毛菜不同海拔同一种群内不同个体大小繁殖分配的特点,并用异速生长模型分析了不同海拔繁殖生物量与营养生物量之间分配与个体大小的依赖关系。结果发现:1)不同海拔繁殖生物量(R)与营养生物量(V)呈不同程度的异速生长。紫翅猪毛菜随海拔的升高R-V的异速生长斜率显著升高,截距随海拔的升高没有显著增加;而钠猪毛菜的斜率随海拔升高显著降低,截距则显著升高。2)紫翅猪毛菜在较低海拔个体大小与繁殖分配呈负相关,在较高海拔呈正相关;钠猪毛菜在较低海拔个体大小与繁殖分配呈正相关,在较高海拔呈负相关;两种猪毛菜繁殖分配的适应对策相反。3)将同一种群个体大小分成大、中、小3种类型,多重比较发现紫翅猪毛菜在较低海拔,中小个体的繁殖分配显著高于大个体的繁殖分配;在较高海拔,大个体的繁殖分配显著高于中小个体的繁殖分配。钠猪毛菜在较低海拔,大个体的繁殖分配显著高于中、小个体的繁殖分配;在较高海拔,小个体的繁殖分配显著高于大、中个体的繁殖分配。综合分析认为:两个物种随海拔变化产生不同的繁殖分配策略,除遗传效应外,环境和个体大小对钠猪毛菜繁殖分配的变化均产生重要影响,而紫翅猪毛菜繁殖分配的变化主要由海拔差异导致。由于微生境对同一种群的个体大小产生影响,进而产生不同的繁殖分配模式,所以在干旱区更应重视个体大小对繁殖分配的影响。     

Response of resource allocation of Saussurea leontodontoides during its fruiting stage to the elevation

植物资源分配是目前植物生态学研究的热点问题, 主要集中在性分配和繁殖分配两个方面。该研究以分布在青藏高原的狮牙草状风毛菊(Saussurea leontodontoides)作为研究材料, 研究了6个海拔高度上果期植株的繁殖特征及资源分配的差异, 并用异速模型分析了繁殖性状及资源分配与个体大小的关系。结果显示: 1)狮牙草状风毛菊的个体大小、繁殖器官生物量、营养器官生物量、种子数和营养分配均与海拔存在极显著负相关关系, 百粒质量和繁殖分配与海拔存在极显著正相关关系。2)在不同海拔高度下, 百粒质量、种子数、繁殖器官生物量及营养分配与植株个体大小呈正相关关系; 繁殖分配与植株个体大小呈负相关关系; 而营养器官生物量与植株个体大小呈极显著正相关关系。这表明海拔和个体大小对狮牙草状风毛菊的繁殖对策有不同程度的影响, 狮牙草状风毛菊通过增加繁殖部分的生物量和百粒质量来适应高海拔的胁迫环境。     

青藏高原露蕊乌头不同海拔居群的开花持续期与繁殖分配

对青藏高原东部3个不同海拔居群的露蕊乌头(Aconitum gymnandrum)(毛茛科)开花持续期和繁殖分配进行了野外观察和检测试验。结果表明:(1)随着海拔的升高,露蕊乌头的开花持续期时间延长,且不同居群间存在显著差异。(2)露蕊乌头的植株个体越大,繁殖投入越高。(3)露蕊乌头的繁殖分配在地上总生物量中所占的比例随海拔升高而增加。研究认为,露蕊乌头在高海拔地区较高的繁殖分配比例强调了有性繁殖在高山恶劣环境中的重要性,而高海拔地区开花持续期的延长补偿了传粉昆虫的减少并增加了对传粉昆虫的吸引能力。     

青藏高原5种石竹科垫状植物的核型研究

垫状植物是高山冰缘带植物区系的重要组成成分,是植物适应高寒环境趋同进化的特殊生活型。该研究以采自西藏和云南高山冰缘带的5种石竹科垫状植物种子为材料,采用滤纸萌发法、常规压片法镜检观察分析其核型,为青藏高原垫状植物积累核型资料,并为探讨极端环境下特殊生活型植物的核型进化机制提供依据。结果表明:5种植物均为二倍体,染色体核型分别为:密生福禄草(Arenaria densissima),2n=2x=20m+2sm,2A;山生福禄草(A.oreophila),2n=2x=22m,1A;团状福禄草(A.polytrichoides),2n=2x=20m+2sm,2A;大花福禄草(A.smithiana),2n=2x=20m+2sm,1A;囊种草(Thylacospermum caespitosum),2n=2x=18m+4sm,2A。囊种草与福禄草亚属植物的染色体数目一致,为二者在分子系统发育框架下形成的独立分支提供核型证据。并讨论了5种垫状植物古多倍体物种形成的核型进化与中新世青藏高原及周边地区地质抬升的关联。     

雌雄异熟植物露蕊乌头开花时间对雌雄功能期及表型性别的影响

开花时间决定了植物雌雄功能的交配机会, 最终影响繁殖成功。交配环境假说认为雌雄异熟植物开花时间的差异能引起植物表型性别的变异, 改变种群内的交配环境, 影响植物对雌雄功能的最佳性分配。为了研究开花时间对雌雄异熟植物的雌雄性别时期及表型性别的影响, 本文以毛茛科雄性先熟植物露蕊乌头(Aconitum gymnandrum)为实验材料, 记录了雄性和雌性功能期, 分析了植株开花时间、花的雌雄功能期和表型性别的关系。结果表明: 在植物同一花序内, 较晚开放的花有更长的雄性期和更短的雌性期, 性分配在时间上偏雄。雌雄功能期在时间上的相对分配随植物开花时间的变化表现出相似的趋势： 较晚开的花或较晚开花的个体, 花的雄性功能期相对于雌性功能期更长, 在时间上更偏向雄性功能。而且, 开花时间的差异影响种群内花的性比和植物个体的表型性别动态。随着开花时间由早到晚的变化, 种群内早期以雄花为主,末期以雌花为主, 种群内性别环境由偏雄向偏雌变化, 因此植株个体的平均表型性别则从偏雌转向偏雄。本文结果支持交配环境假说, 雄性先熟的露蕊乌头开花早期, 种群内花的性别比偏雄, 种群表型性别环境偏雄, 因而植物个体平均表型性别偏雌, 性别分配(即时间分配)偏向雌性功能, 而晚开花个体的平均性别偏雄, 更偏向雄性功能的分配。     

中华山蓼不同海拔居群的繁殖分配研究

研究了具有克隆繁殖和雌雄异株繁育特性的中华山蓼Oxyria sinensis Hemsl.在5个不同海拔居群的繁殖分配.结果表明:(1)雄株高度和茎叶总生物量仪在海拔2780 m的居群显著高于雌株,在另外4个居群与雌株高度和茎叶总生物量均不存在显著差异:雄株地上部分总生物量在海拔较高的3个届群显著高于雌株的地上部分总生物量;雄株的花生物量和繁殖分配在海拔1978 m的居群与雌株没有显著差异,但在另外4个居群均显著高于雌株,表明在海拔较高的地区,中华山蓼增加了对雄性植株的资源配置,可能是对海拔较高地区不可预见性降雨和降低昆虫访花频率的适应.(2)雌雄株高度、地上部分总生物量和茎叶生物量以及雌株的花生物量和繁殖分配随海拔升高表现出降低的趋势,但雄花的生物量和繁殖分配随海拔升高显著增加,进一步证明中华山蓼在海拔较高地区的居群增加了对雄性资源的投资.(3)雄雌株繁殖分配受个体大小制约(个体大小依赖性),但并不支持"植物开始繁殖必须达到一定的大小(阈值)"的观点.这可能因为中华山蓼具有较强的无性繁殖能力,而同一植株上不同分株间能通过地下根状茎达到资源共享,因此中华山蓼分株的开花繁殖不需要达到一定的大小.     

Altitudinal variation in flowering area and position and their ecological significances of an alpine cushion Arenaria polytrichoides,a gynodioecious herb

Aims As foundation species in the alpine ecosystems, the reproduction and recruitment of alpine cushion plants are very important for sustaining the alpine ecosystem functions. However, it still remains unclear that how cushion plants effectively allocate resources to optimize reproductive fitness.Methods Here we selected five populations of a gynodioecious herb Arenaria polytrichoides with different exposures and slopes along an altitudinal gradient on the Baima snow mountain in northwest Yunnan, southwest China, to investigate and compare flowering area and positions, within and among populations and between female and hermaphroditic morphs. By doing so, we further discuss how the environmental stresses affect the cushion’s flowering attributes thus the population-level reproduction.Important findings The results showed that, individual plant size and resources allocated to flowering (flowering area %) both decreased with increasing elevation, indicating that the reproductive allocation strategy was significantly affected by elevation. However, a population at lower elevation showed lower reproductive investment than higher populations, suggesting that elevation was not the only factor affecting the cushion’s reproductive allocation. In addition, absolute flowering area increased with increasing individual size, but the flowering area ratio decreased, indicating that the increases in reproductive allocation are fewer than that in vegetative allocation. Hermaphroditic individuals invested more resources to flowering than females did, but again, such effect was affected by elevation. Moreover, within a single population, the flowering areas were significantly different among the four directions (east, south, west and north) within one single individual canopy, but such differences varied in different populations.     

Effects of waterlogging and increased soil nutrients on growth and reproduction of Polygonum hydropiper in the hydro-fluctuation belt of the Three Gorges Reservoir Region

水淹和土壤养分是影响三峡库区消落带植物生长的主要环境因子。消落带不同高程的植物长期经历不同的淹水强度和土壤养分条件。该研究假设同一物种来自于消落带不同高程的植株可能产生性状分化, 从而对根部淹水和土壤养分变化具有不同的生长和繁殖响应策略。为了验证以上假设, 选取在三峡库区消落带高低高程均广泛分布的物种水蓼(Polygonum hydropiper)为研究对象, 采集自然种群的种子。在温室同质园条件下, 研究了根部水淹和土壤养分提升对高低高程水蓼植株生长和繁殖特性的影响。研究结果表明根部水淹显著或趋于显著降低了水蓼植株功能叶的叶长、叶宽、总分枝数、叶生物量、花生物量和总生物量; 低养分处理显著或趋于显著降低了水蓼植株的总节数、总分枝数、根生物量、花生物量和总生物量, 表明根部水淹和低土壤养分对水蓼的生长和繁殖能力具有抑制作用。同时, 根部水淹和土壤养分的交互作用显著影响植株的根生物量, 表明根部水淹条件下高土壤养分更有利于植株根生物量的积累。高高程植株的根生物量和叶生物量显著或趋于显著高于低高程植株, 而低高程植株的始花时间早于高高程植株, 且繁殖分配也显著高于高高程植株, 表明高低高程水蓼植株对资源的分配策略不同。该研究结果表明水蓼的生长和繁殖特性受根部水淹和土壤养分共同限制, 但对根部水淹条件下高土壤养分生境具有较好的适应性; 同时, 低高程植株可以通过调整其生长和繁殖特性以提高对所处生境胁迫的适应性。     

根部水淹和土壤养分提升对三峡库区消落带水蓼生长和繁殖特性的影响

水淹和土壤养分是影响三峡库区消落带植物生长的主要环境因子。消落带不同高程的植物长期经历不同的淹水强度和土壤养分条件。该研究假设同一物种来自于消落带不同高程的植株可能产生性状分化, 从而对根部淹水和土壤养分变化具有不同的生长和繁殖响应策略。为了验证以上假设, 选取在三峡库区消落带高低高程均广泛分布的物种水蓼(Polygonum hydropiper)为研究对象, 采集自然种群的种子。在温室同质园条件下, 研究了根部水淹和土壤养分提升对高低高程水蓼植株生长和繁殖特性的影响。研究结果表明根部水淹显著或趋于显著降低了水蓼植株功能叶的叶长、叶宽、总分枝数、叶生物量、花生物量和总生物量; 低养分处理显著或趋于显著降低了水蓼植株的总节数、总分枝数、根生物量、花生物量和总生物量, 表明根部水淹和低土壤养分对水蓼的生长和繁殖能力具有抑制作用。同时, 根部水淹和土壤养分的交互作用显著影响植株的根生物量, 表明根部水淹条件下高土壤养分更有利于植株根生物量的积累。高高程植株的根生物量和叶生物量显著或趋于显著高于低高程植株, 而低高程植株的始花时间早于高高程植株, 且繁殖分配也显著高于高高程植株, 表明高低高程水蓼植株对资源的分配策略不同。该研究结果表明水蓼的生长和繁殖特性受根部水淹和土壤养分共同限制, 但对根部水淹条件下高土壤养分生境具有较好的适应性; 同时, 低高程植株可以通过调整其生长和繁殖特性以提高对所处生境胁迫的适应性。     

Cost of reproduction in the perennial herb Asphodelus albus (Liliaceae)

The cost of reproduction has been studied in two populations of the polycarpic herb Asphodelus albus under natural conditions The percentage of plants with flowers was determined in four sites and varied markedly among them The occurrence of reproduction was size-dependent, increasing flowering probability with plant size The cost of reproduction was assessed in terms of modular growth in reproductive plants relative to modular growth in vegetative ones I compared the modular growth of vegetative and reproductive plants considering two different densities m each of two populations Neither incidence of flowering nor modular growth were affected by density Flowering plants exhibited a withinramet demographic cost (in terms of modular growth) relative to non-flowering ramets in one population but not in the other This cost was greater in larger plants These results were concordant with the occurrence of flowering at both sites Both populations exhibited size-dependent patterns of allocation to reproduction, but no significant relationships were found between allocation to reproduction and cost of reproduction The data presented demonstrate differences in the cost of reproduction within a species This cost might determine whether a plant begins the reproduction, but probably have no effect on the reproductive allocation since the weight of the reproductive structures was not related to modular growth     

新疆郁金香营养生长、个体大小和开花次序对繁殖分配的影响

植物有性繁殖与资源分配的关系研究对于揭示植物生活史特征及繁育系统进化具有重要意义。新疆郁金香(Tulipa sinkiangensis)是新疆天山北坡荒漠带特有的一种多年生早春短命植物。在自然生境中,该物种仅以有性繁殖产生后代,每株能产生1-8朵花,且不同植株上的花数及果实数以及花序不同位置上的花与果实大小明显不同。本文通过对新疆郁金香有性繁殖与营养生长及植株大小的关系以及花序中不同位置花及果实间的资源分配研究,旨在揭示营养生长、个体大小及开花次序对其繁殖分配的影响。结果表明:在开花和果实成熟阶段,新疆郁金香植株分配给营养器官(鳞茎和地上营养器官)与繁殖器官的资源间均存在极显著的负相关关系(P<0.01),说明其植株的营养生长与生殖生长间存在权衡关系。多花是新疆郁金香的一个稳定性状,其植株上花数目、花生物量、果实生物量和种子数量与植株生物量间均呈极显著的正相关关系(P<0.01),说明新疆郁金香植株的繁殖分配存在大小依赖性。在具2-5朵花的新疆郁金香植株中,花序内各花的生物量、花粉数和胚珠数、结实率、果实生物量、结籽数、结籽率及种子百粒重按其开花顺序依次递减,说明花序内各花和果实的资源分配符合资源竞争假说。植株通过减少晚发育的花或果实获得的资源来保障早发育的花或果实获得较多的资源,从而达到繁殖成功。     

青藏高原东缘块茎堇菜鳞茎分配的个体大小依赖性

块茎堇菜(Viola tuberifera)为青藏高原特有两型闭锁花植物,属多年生草本,具独特的混和交配系统,既可通过早春开放花异花受精和夏季地上地下闭锁花自花受精有性繁殖,还可通过秋季新鳞茎无性繁殖产生后代。高山环境下,异花受精常因花粉限制而无法正常进行,自花受精和克隆繁殖成为保障植物种群正常繁衍的不二之选,而克隆繁殖更能在植株资源消耗最小的情况下保障子代的存活。该文以青藏高原东缘高寒草甸的混合繁育植物块茎堇菜为研究对象,探索其生长期内鳞茎分配的个体大小依赖性,以及植株如何权衡鳞茎的资源分配以适应个体大小的变化。结果表明：块茎堇菜生活史阶段的鳞茎分配具有个体大小依赖性,鳞茎分配与个体大小呈极显著负幂指数相关关系(P<0.01),个体越大,鳞茎分配越小;反之,个体越小,鳞茎分配越高。即块茎堇菜对鳞茎的资源投入受个体大小的制约,通过鳞茎分配比例的高低响应植株自身资源状况的变化,保障在高寒环境下植物种群的生存和繁衍。该研究结果为高山植物克隆繁殖的生活史进化提供了依据。     

Reproductive success of Dactylorhiza incarnata ssp. incarnata (Orchidaceae): the effects of population size and plant visibility

Reproduction of plants pollinated solely by flower-visiting animals depends on the ability of the population and each of its flowering member to attract pollinators. Factors affecting the pollination of nectarless species differ somewhat from those affecting the pollination of rewarding species due to the avoidance behaviour of pollinators after visiting empty flowers.
We studied a non-mimic food-deceptive orchid, Dactylorhiza incarnata ssp. incarnata, in 16 populations in central Finland to examine if population properties and plant size affected reproductive success of plants.
We found that the number of flowering plants increased total pollinia removal and seed production of the population, but had no effect on reproduction of individual plants. Dactylorhiza incarnata occurred in open mires with virtually no rewarding species in the neighbourhood, but the distance from the forest edge did not have any effect on reproduction. However, increased variation in the number of flowers among within-population plants enhanced plant reproductive success. The increased variation probably hampered the learning process of flower visitors. Plant size affected reproductive success only in populations with a high general reproductive success indicating that in the rarely visited populations, pollination of individual plants is mainly affected by random effects.     

Resource allocation to sexual and vegetative reproduction in a forest herbSyneilesis palmata (Compositae)

The balance between sexual and vegetative reproduction inSyneilesis palmata was examined in relation to environmental conditions and the amount of reproductive resources, which is defined here as the total quantity of dry matter invested in both modes of reproduction. The allocation balance was measured for individual plants of two populations, with different densities in an open habitat, for 2 years, and those of two other populations, under different light intensities in a plantation forest (forest floor and edge), for 3 years. Relative allocation to sexual reproduction decreased with increasing reproductive resources in all populations except for the forest edge, which showed a constant allocation balance. The high density population showed lower relative allocation to sexual reproduction than the low density population, irrespective of the amount of reproductive resources. However the between-year comparison of the high density population suggested that under extremely high density, plants with a small amount of reproductive resources enhanced sexual reproduction, while plants with a large amount of reproductive resources reproduced vegetatively. On the forest floor, plants with small amounts of reproductive resources had higher relative allocation to sexual reproduction than the forest edge population, while plants with large amounts of reproductive resources had a somewhat lower one. The adaptive significance of such allocation patterns are discussed, based on qualitative data on the characteristics of both types of offspring.