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。     

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。     

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.     

唐古特雪莲花部特征及生殖分配的海拔差异

为探究高山植物生殖分配策略以及分析唐古特雪莲花部特征对海拔梯度的响应机制,该研究利用采样调查法和烘干称重法,对分布在青藏高原东缘不同海拔14个居群的唐古特雪莲花部特征和生殖分配进行了研究。结果表明:(1)繁殖分配随个体大小(地上生物量和株高)的增大呈线性递减趋势。(2)花期植株地上生物量、株高、管状小花数目、繁殖器官及营养器官生物量均随海拔升高呈线性递减趋势,管状小花生物量随海拔升高呈线性递增趋势。(3)花期管状小花数量及大小、繁殖器官生物量与营养器官生物量、雄蕊重量和雌蕊重量以及花粉数目与花丝长度之间均存在权衡现象。由此推论:(1)海拔作为外界因子对唐古特雪莲花部特征具有显著的影响,个体大小对其繁殖分配也存在潜在调控作用。(2)在不同海拔梯度上,唐古特雪莲有效地整合了有限的资源,其适应性特征之一就是通过减小个体大小来削弱营养生长以达到促进生殖生长的目的。     

川西风毛菊果期资源分配对海拔的响应

以分布于青藏高原东缘的川西风毛菊为试验材料,研究了其不同海拔高度16个居群的果期资源分配。结果显示:1)随着海拔的升高,个体大小、繁殖器官生物量、营养器官生物量、根系质量、茎叶质量以及每株植物种子总数量均不断减小,但种子百粒重不断增加;2)繁殖分配和根系分配与海拔呈正相关关系,营养分配和茎叶分配与海拔呈负相关关系;3)果期繁殖分配和营养分配、根系分配和茎叶分配以及种子数量与百粒重之间均存在资源分配上的权衡。研究结论:1)海拔作为外界因子对川西风毛菊果期各生物量及资源分配有显著的影响;2)随着海拔的升高,川西风毛菊通过增加繁殖分配,根系分配以及种子百粒重来适应胁迫环境,提高自身的适合度。     

青藏高原东缘禾叶风毛菊的繁殖分配与海拔的相关性

通过采样调查法和烘干称重法,对分布在青藏高原东缘不同海拔高度的禾叶风毛菊的繁殖分配的特征进行研究。结果表明：（1）随着海拔的升高,禾叶风毛菊的个体大小、营养器官生物量、繁殖器官生物量、个体管状小花数目、雄蕊质量均与海拔呈负相关关系（P<0.01）;繁殖分配、管状小花生物量、雌蕊质量均与海拔呈正相关关系（P<0.01）;（2）繁殖分配是依赖个体大小的,个体越大,繁殖分配越小（P<0.01）;（3）禾叶风毛菊个体管状小花的数目及重量（P<0.05）、雌雄蕊重量（P<0.05）之间存在权衡关系。由此推论：（1）海拔作为外界因子对禾叶风毛菊花期各生物量及繁殖分配有显著的影响,但海拔并不是影响禾叶风毛菊繁殖分配唯一生态因子,植株个体大小也与其繁殖分配策略密切相关;（2）禾叶风毛菊的垂直分布的特征很有可能就是海拔通过影响植株个体大小变化来完成的。     

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。     

海拔对青藏高原东缘弯齿风毛菊繁殖特征的影响

研究了海拔对青藏高原东缘不同海拔12个居群弯齿风毛菊繁殖特征的影响.结果表明: 弯齿风毛菊的个体大小、繁殖器官和营养器官生物量、每株头状花序数量及种子总数量均随海拔的升高而减小,而每个头状花序质量和种子百粒重随海拔的升高而增加,表明弯齿风毛菊可以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以达到繁殖成功.为了保证顺利完成有性繁殖,繁殖分配随海拔升高而增大.弯齿风毛菊头状花序的数量与大小、种子数量与百粒重之间均存在资源分配上的权衡,以此来适应环境胁迫,提高自身的适合度.     

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.     

Altitudinal Variations in Reproductive Allocation of Bergenia purpurascens (Saxifragaceae)

The strategy of resource allocation between vegetative and reproductive functions, quantitative relationship between size and reproductive output are central aspects of plant life history. To test the tactics of resource allocation and its altitudinal trend, we examined the reproductive allocation (RA) of Bergenia purpurascens (Saxifragaceae), in six populations along a shady slope in Sejila Mountain of southeast Tibet, at an altitude gradient from 4 200 m to 4 640 m. Our results showed that (1) with increasing altitude, vegetative biomass, reproductive biomass, total aboveground biomass, flower number per plant and length of flower stalk decreased significantly, but the number of leaves did not change greatly. However, the change of RA did not show a monotonic trend when altitude increased, shifting from significantly decreasing below the tree line to slightly increasing above it; (2) vegetative biomass was positively correlated with reproductive biomass, but negatively correlated with RA in all populations, but the level of significance was different among the populations; (3) RA decreased with individual size in all populations, whereas the relationship between absolute resource allocated to reproduction and individual size was allometric; (4) reproductive allometry and a size threshold for reproduction did exist in this alpine perennial, but the obvious altitudinal trend was only found along the populations below the tree line, not above it. We then concluded the altitude could not fully explain the change of resource allocation strategy of this alpine perennial, and different effects of size and habitat on RA may result from various environmental constraints along the altitudinal gradient or genetic background. Therefore, each individual within a population will follow its own developmental trajectory shaped by its genotype and the habitats. The most innovative finding was plant adaptation and resource trade off might be sharply altered at the tree line, which is a sensitive area in alpine mountains. Further investigations are needed to better understand the relationship between the reproductive allocation and changing environmental conditions.     

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。     

不同海拔藜芦种群繁殖特征的初步研究

 在北京东灵山地区,沿一定海拔梯度,对藜芦（Veratrum nigrum）这一雄花两性花同株的多年生草本植物的繁殖特征进行了初步研究。结果表明：藜芦开花植株的生物量显著大于未开花植株的生物量。藜芦开花植株大小存在最小临界值,总种群的最小临界值为2.61 g,不同种群的繁殖临界值存在一定的差异。根据花粉/胚珠比（Pollen / ovule ratio,P/O比）推测,藜芦应属于以异交为主的混合交配系统。雄花的大小与生物量都比两性花小,而且其开放时间也晚于两性花,但二者的花粉生产量却没有显著差异。这种现象与人们针对雄花两性花同株植物的雄花功能所提出的最优资源分配假说（Optimal resource allocation hypothesis）是一致的。     

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。     

羌塘雪兔子繁殖特征及资源分配的海拔差异

植物种群的生殖特性和资源配置策略是植物生活史研究的重要内容之一,对于理解和预测植被结构和全球变化过程中的适应策略至关重要。该文以青藏高原特有风毛菊属植物羌塘雪兔子(Saussurea wellbyi)为试验材料,分析6个海拔梯度18个居群的花期繁殖特征的变化,并用异速生长模型分析资源投入及资源分配的个体大小依赖关系。结果显示:(1)个体大小、繁殖器官生物量、营养器官生物量、管状小花数目、雄蕊重量、花药长度及花粉数与海拔高度呈负相关(P<0.05),管状小花重量、雌蕊重量、花丝长度及花柱长度与海拔高度呈正相关(P<0.01);(2)营养分配与海拔高度呈负相关(P<0.01),繁殖分配与海拔高度呈正相关(P<0.01);(3)管状小花的数量与重量(P<0.05)、雌蕊重量与雄蕊重量(P<0.01)、花丝长度与花药长度(P<0.01)、花丝长度与花粉数(P<0.01)之间均存在权衡关系;(4)资源投入及资源分配在不同海拔间与个体大小都呈显著正相关(P<0.05),且截距在海拔间差异极显著(P<0.01)。综合分析认为:羌塘雪兔子在不同海拔下的繁殖特征以及大小依赖的资源投入和资源分配模式是羌塘雪兔子与其所处的高山环境长期适应和进化的结果。     

Changes in reproductive investment with altitude in an alpine plant

Aims In perennial species, the allocation of resources to reproduction results in a reduction of allocation to vegetative growth and, therefore, impacts future reproductive success. As a consequence, variation in this trade-off is among the most important driving forces in the life-history evolution of perennial plants and can lead to locally adapted genotypes. In addition to genetic variation, phenotypic plasticity might also contribute to local adaptation of plants to local conditions by mediating changes in reproductive allocation. Knowledge on the importance of genetic and environmental effects on the trade-off between reproduction and vegetative growth is therefore essential to understand how plants may respond to environmental changes.Methods We conducted a transplant experiment along an altitudinal gradient from 425 to 1?921 m in the front range of the Western Alps of Switzerland to assess the influence of both altitudinal origin of populations and altitude of growing site on growth, reproductive investment and local adaptation in Poa alpina .Important findings In our study, the investment in reproduction increased with plant size. Plant growth and the relative importance of reproductive investment decreased in populations originating from higher altitudes compared to populations originating from lower altitudes. The changes in reproductive investment were mainly explained by differences in plant size. In contrast to genetic effects, phenotypic plasticity of all traits measured was low and not related to altitude. As a result, the population from the lowest altitude of origin performed best at all sites. Our results indicate that in P. alpina genetic differences in growth and reproductive investment are related to local conditions affecting growth, i.e. interspecific competition and soil moisture content.