芦苇生态型研究进展

芦苇生态幅极广,适生于多种生境类型。不同的环境选择压力如水深、盐度、养分、气候等交互影响致使芦苇个体及种群间发生不同程度的分化和变异,形成了形态、生理或遗传上互有差异、异地性的不同生态型。尽管基于芦苇表型变异以及遗传变异进行生态型划分的研究已开展很多,但针对芦苇生态型变异规律及其可能的形成机制的认知仍存在较多分歧。在总结近年来有关芦苇生态型研究文献的基础上,通过对影响芦苇生态型变异的主要因素——环境因素和遗传因素的分析,以期为芦苇生态型的划分及其可能的形成机制提供新的研究思路。(1)空间尺度的选择应成为研究者分析、划分芦苇生态型的首要定位。在较大的地理空间尺度上,高度异质性的生境导致某些性状的变异式样具有相对的不连续性,可作为不同芦苇生态型鉴别与描述的主要依据;(2)在合理的尺度定位、取样设计和统计分析的基础上开展的表型变异研究,及进一步基于种群水平的分子标记研究(分子指纹特征或特有等位基因),可为芦苇生态型的鉴定、划分提供更为可靠的参考数据,并且可以甄别生境差异(环境响应)和遗传变异对芦苇不同生态型分化的贡献;(3)应同时进行不同生态型的特定性状与功能(株高、茎粗、生物量、生理抗逆性、水体污染物净化能力等)的定位,推动优良基因型的选育与扩繁。     

根茎克隆植物生态学研究进展

根茎在植物的无性繁殖、克隆分株间信息交流和物质交换、预测资源斑块的质量等方面具有重要意义,并且根茎克隆植物的研究涉及生物入侵、全球变化等诸多生态学前沿领域。作为一种重要的克隆植物类型,根茎克隆植物在资源异质性生境中表现出特有的适应方式,这种方式可以通过形态可塑性、觅食行为、生理整合以及适合度来具体表征。着眼于根茎克隆植物,总结和分析了国内外近年来的研究案例,并对形态可塑性起源与多样性的限制假说和适应假说、觅食行为中的强度觅食和广度觅食策略、克隆分株间间隔子保持和断裂的利益权衡等热点内容进行了讨论。最后联系生态学学科前沿,提出了本领域在未来需要重视的研究方向。     

热带森林植物多样性及其维持机制

热带森林具有地球上最丰富的植物多样性。关于热带森林植物多样性的维持机制,虽有众多假说,但均未形成完善的理论体系。不同的学者从不同的角度出发得出了许多结论,但也引起了不少争议。本文主要简述了4种经常被用来解释热带森林高植物多样性的机制：生态位分化、取食压力、生活史负相关和随机竞争,每一种机制都有大量的证据支持。热带森林植物沿微环境梯度的非随机空间分布表明其生态位分化很明显,并对其多样性起重要作用。动物的取食降低母树周围同种幼苗的生长率和存活率,为其他物种存活提供了机会,这就是取食压力假说,这是一个极有前景但仍需大量实验验证的假说。生活史负相关使得热带森林的许多植物能够共存。冠层植物的抑制使得随机性在林下植物的建立过程中起决定作用。     

夏季南京市中心-郊区-城市森林梯度上的近地层大气特征

运用定点观测法和车载传感器的流动观测法,研究了夏季沿南京市市中心-郊区-城市森林梯度的近地层大气温度(T_(N-S))、CO_2浓度(p_(N-S)(CO_2))、湿度和污染气体浓度的变化规律.结果表明,沿市中心-郊区-城市森林梯度,T_(N-S)、p_(N-S)(CO_2)、相对湿度(RH_(N-S))和污染物浓度(p_(N-S)(SO_2)和p_(N-S)(NO_2))均表现为规律性的变化,与观测点距市中心的距离间的关系可用logistic方程进行较好的拟合(R~2在0.71～0.90之间).与城市森林(S9)相比,市中心(S1)的T_(N-S)和p_(N-S)(CO_2)在一天中的任何时段均有不同程度的升高,其中,T_(N-S)升高幅度在5:00～6:00时段最小,而在17:00～18:00时段最大,分别为1.3℃和4.7℃,白天和夜间平均分别升高了3.7℃和2.1℃;而p_(N-S)(CO_2)升高幅度在1:00～2:00时段最小,在13:00～14:00时段最大,分别为7.0μmol/mol和66μmol/mol,白天和夜间平均分别升高了55μmol/mol和20μmol/mol.S1和S9点间,绝对湿度(AH_(N-S))的全天平均值无显著差异;而RH_(N-S)除了5:00～6:00时段两点均接近饱和外,一天中S9点均高于S1点,两点最大差值出现在13:00～14:00时段,S1和S9分别为37.4%和52.9%,全天平均升高了7.0%.与S9点相比,S1点的p_(N-S)(SO_2)和p_(N-S)(NO_2)在上午10:00～11:40间分别升高了0.88倍和2.1倍.表明,当前城市的一些环境因子如T_(N-S)和p_(N-S)(CO_2)相当于全球数十年或更久以后的水平.     

不同光照强度和底质营养对三种沉水植物的影响

沉水植物的生长不但与光照强度的关系密切, 也受底质营养的影响, 因此研究光照强度和底质营养两种环境因子的共同作用对沉水植物的影响尤为重要。本文选择轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans L.)和大茨藻(Najasmarina L.)3 种沉水植物为研究对象, 设置3 种光照强度(高、中、低)和2 种底质营养(高、低)处理, 通过测定植物生长指标(生物量和叶绿素)及水质指标(水体溶氧量和pH)的变化反映光照强度与底质营养对三类沉水植物生长的影响。结果表明: (1)高底质营养处理促进了三种沉水植物的生长, 生物量、叶绿素含量、水体溶氧量和pH 均高于低底质营养处理组。(2)高底质营养处理组中, 轮叶黑藻在中光照强度处理下其生物量最高为4.87 g, 苦草在低光照强度处理下生物量最高为3.13 g, 大茨藻在高光照强度处理下生物量最高为4.71 g, 相应的叶绿素含量和水体溶氧量也都达到了最大值。因此根据修复湿地环境中的光照和底质条件, 因地适宜的选择沉水植物必须研究各种沉水植物不同的生态影响因子。     

孑遗植物四合木(Tetraena mongolica)的濒危肇因与机制

对我国特有单属种孑遗植物四合木 (Tetraena mongolica Maxim) 的地理分布、生境条件、种群数量动态、空间分布格局、种间关系、种群的生命表、生殖力表、有性生殖、无性繁殖和遗传变异等种群生态学特征及其濒危肇因进行了系统分析。研究结果表明：四合木种群为高群集分布,种群曲线属Leak凸型。年龄结构不合理,其存活曲线接近于Deevey ê型,且将演化为小种群,群落内的生境异质性显著,种群处于不稳定阶段。四合木从开花期到结果期,生殖分配 (RA) 呈下降的趋势,生殖过程中胚胎发生败育、种子向幼苗难以转化使其有性生殖受阻,生活史趋于断裂,是最终导致其濒危的重要内因。分布区城市化、工业化以及过度放牧等原因造成其种群孤立和生境破碎化是物种导致濒危的外因,四合木生态适应性和生境适宜性下降造成遗传多样性逐步丧失。同时提出对我国特有植物四合木进行异地保护的可能性与必然性。     

濒危植物银缕梅(Parrotia subaequalis)不同径级个体的光合能力差异与更新限制

银缕梅(Parrotia subaequalis)是我国华东地区特有种,属国家Ⅰ级濒危保护植物.分别于5月份与8月份采用Li-6400光合系统测定了江苏宜兴龙池大垅西芥银缕梅种群内大 (胸径＞10 cm)、中 (2 cm＜胸径≤10 cm)、幼 (胸径≤2 cm) 3个径级个体的光合生理参数、光合-光强响应曲线及光环境因子,探讨了不同径级个体的光合能力差异及其对种群更新的影响.结果表明:幼树最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(RD) 显著低于大树与中树,但比叶面积(SLA)显著高于大树及中树;低LCP、低RD与高SLA是银缕梅幼树对弱光环境做出的适应性反应.中树LSP仅为大树的二分之一,而其LCP与大树无明显差异,且显著高出幼树;中树LSP与LCP之间的光能利用区间极为狭窄;中树全天平均接受的RAR稍高于LCP,但远低于其LSP;同时,中树的SLA显著低于幼树与大树,致使中树全天碳同化总量严重不足.基于净光合速率(Pn)与光环境参数建立的逐步回归方程进一步证实了光合有效辐射(PAR)对Pn的贡献最大,是影响银缕梅光合碳同化能力的关键因子.由于幼树与中树受到大树遮荫,叶片上方的光合有效辐射均显著降低.尽管银缕梅幼苗在林下表现出较强的弱光适应能力,但在后期建成为中树的过程中,叶片形态与光合生理特性均表现出对遮萌环境的不适应,光资源不足构成银缕梅种群更新的主要限制因子,导致种群的中等径级个体急剧减少.人为干预以形成适宜的林窗环境,有利于银缕梅幼树的后期生长,并促进银缕梅种群的顺利更新.     

鄂尔多斯草地退化过程中个体分布格局与土壤元素异质性

应用复合个体-距离法分析了鄂尔多斯草地退化过程中多种群和优势种个体分布格局,应用统计方法分析了土壤有机碳和氮元素的异质化过程。结果表明：在鄂尔多斯草地退化过程中,多种群和优势种个体分布格局大多表现出不同尺度下的随机分布和聚集分布,但多种群的个体分布格局在本氏针茅(Stipa bungeana) 油蒿(Artemisia ordosica)群落中出现均匀分布;优势种油蒿和牛心朴子(Cymanchum komarovii)在油蒿 牛心朴子群落中均出现了均匀分布。土壤元素在单一优势种群落中存在不同程度的异质性,油蒿群落中异质化程度最强;在共优势种本氏针茅 油蒿群落中,出现了土壤元素相对均质化,油蒿 牛心朴子群落中,异质化程度相对减弱。由于对土壤水分和养分的竞争,使共优势种群落出现植物的均匀分布,土壤元素相对均质化。土壤元素先后异质化过程首先表现为土壤有机质的异质化过程,然后才表现为土壤氮的异质化过程。土壤元素先后异质化过程表明异质化过程首先表现为植被异质化,植被的异质化导致土壤某些元素的异质化。     

大米草(Spartina anglica)自然衰退种群对N、P添加的生态响应

通过对外来植物大米草(Spartina anglica)自然衰退种群进行N肥、P肥和N-P复合肥不同梯度水平的添加,分析大米草的生长指标差异及其生理生态响应。结果表明:N、P添加后使大米草种群株高均有不同程度的增加,肥效强弱依次为N肥、P肥、N-P肥;叶片数、主根数及总生物量均显著增加(p<0.05)。除N肥外,其它处理的叶片面积和厚度与对照没有显著差异。3种肥源的添加均显著提高了大米草自然衰退种群的光合速率(p<0.05);N和N-P肥均以高浓度效果最显著,但P肥却以中浓度效果最强;光合速率分别比对照增加19.08μmol·m-2·s-1、11.23μmol·m-2·s-1和15.47μmol·m-2·s-1;14d淡水淹没后,肥源添加使大米草自然衰退种群的SOD和POD酶活性增强;中浓度N和中浓度P添加使SOD活性增加最显著,分别比对照增加320.74unit·g-1和134.54unit·g-1;高浓度N和高浓度N-P肥添加使POD酶活性最显著增加。N肥添加可以显著改善大米草自然衰退种群生长生理特性,可以推断大米草种群的衰退与我国海岸带土壤营养中N素营养的限制有一定的相关性。     

植物的表型可塑性、异速生长及其入侵能力

表型可塑性是指同一个基因型对不同环境响应产生不同表型的特性,特定性状的可塑性本身可以遗传,也可以接受选择而发生进化。植物个体的异速生长是指生物体某一特征的相对生长速率不等于第二种特征的相对生长速率的特性,该特性是由物种的遗传性决定的一种固定特征,植物往往朝着最佳的异速生长曲线进化。植物特定基因型在不同环境下,诸如生物量分配和种群几何学上的一些表型差异,既可由异速生长造成,也可由表型可塑性造成。植物本身的异速生长是一种"外观可塑性",而异速生长曲线的改变才是真正的可塑性。植物的表型可塑性、异速生长对于入侵植物的适应具有重要意义。干扰等异质性生境下表型可塑性成为物种生存扩散的有利性状,表型可塑性强的物种更有可能成为广布种。植物本身的异速生长特性或其异速生长曲线的改变都能影响其入侵能力。