荒漠破碎化生境中长爪沙鼠集合种群野外验证研究

近年来,人类活动和自然干扰,导致内蒙古阿拉善荒漠区生境的破碎化,出现了长爪沙鼠在不同斑块间的不连续分布,每一斑块内可能存在一个局域种群,而集合种群建立的前提条件,是局域种群斑块状分布在离散的栖息地环境中。2002~2012年每年的4~10月,在阿拉善荒漠区禁牧、轮牧、过牧和开垦4种人为不同利用方式形成的生境斑块中,采用标志重捕法对长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）种群进行定点监测。通过分析长爪沙鼠种群动态,计算各局域种群的灭绝风险,利用Spearman秩相关系数检验种群动态的空间同步性,同时以种群周转率对长爪沙鼠扩散能力进行评估,以检验阿拉善荒漠区长爪沙鼠种群空间结构是否具有经典集合种群的功能。结果表明：（1） 不同生境斑块可被长爪沙鼠局域种群占据,11年间捕获长爪沙鼠2~7次不等;（2） 长爪沙鼠所有局域种群均具有灭绝风险,在轮牧区和禁牧区灭绝率高达1.000 0,开垦区灭绝率最低,也达到0.333 4,而本研究期间最大局域种群（2008年过牧区,26只/hm²）,在2010年发生了局域灭绝;（3） 不同生境斑块间没有明显的空间隔离而阻碍局域种群的重新建立,长爪沙鼠扩散能力较强,绝大部分月份的种群周转率在50.0%以上,特别是周转率达到100.0%的月份较多;（4） 不同生境斑块间仅轮牧区和禁牧区中长爪沙鼠种群密度显著正相关（P<0.05）,而其他生境斑块间相关性均不显著（P >0.05）,长爪沙鼠局域种群整体显示出明显的非同步空间动态。阿拉善荒漠区长爪沙鼠种群满足作为经典集合种群物种区域续存的4个条件,具有作为研究小哺乳动物集合种群的潜在价值。     

地下结实植物白番红花地下果实的生产与种子扩散特性

地下芽地下结实是指由植株地下芽分化形成的具长管状花被的花伸出地表开放、而子房在地下发育成果实的一种特殊结实现象。白番红花(Crocus alatavicus)是生长于天山西部亚高山带、具地下芽地下结实特性的多年生早春短命植物。本文采用野外观测和控制实验方法,对该物种地下子房和幼果的发育特点与种子扩散特性及其适应意义进行了研究。结果表明:白番红花从开花到地下果实露出地表的发育时间约需35 d,地下果实在花梗的伸长生长作用下露出地面开裂并扩散种子,且种子具有油质体等典型蚁传植物种子的特征。蚁类是白番红花种子的主要传播者。在搬运种子的Formica pressilabris、栗色林蚁和黑褐蚁中,F.pressilabris出现的频率最高,但栗色林蚁搬运的速度最快、距离最远。3种蚂蚁搬运白番红花种子的平均距离为62.4±1.7 cm。Formica pressilabris将白番红花种子搬运至蚁穴中后取食油质体,且有超过50%的种子被储藏在蚁穴中。啮齿类和鸟类不传播白番红花种子,但水媒和风媒对种子的短距离散布具有一定作用。这些结果说明:白番红花的地下结实及蚁传特性不仅可保护发育中的子房及果实躲避地表草食动物的取食,避免自然火灾对地上果实的伤害,以及延长果实和种子的发育时间以保障其安全成熟,还可避免真菌和其他病原体的侵扰、减少同胞之间以及母株与子代间的竞争,使种子在适宜环境中萌发并建立新的种群。     

EP-1不育剂对长爪沙鼠野生种群增长的控制作用

长爪沙鼠在内蒙古地区的分布非常广泛,长期以来由其造成的鼠害不仅给农牧业生产带来危害,而且还传播疾病。2009年3～10月,在内蒙古鄂尔多斯荒漠草原,利用复合不育剂左炔诺孕酮-炔雌醚(EP-1)对长爪沙鼠野生种群进行了不育控制试验研究。结果表明,复合不育剂EP-1对长爪沙鼠种群结构和种群密度均有显著影响,在5月和6月两个繁殖高峰期,不育剂EP-1显著降低了幼体出生的数量,实验区与对照区幼体组成差异和成体组成差异均达到极显著(P<0.01)。在8～10月,实验区和对照区种群结构组成中,幼体之间、成体之间差异均达到显著和极显著(P<0.05,P<0.01)。在整个发育生长期,实验区长爪沙鼠幼体种群从6月份开始出现,9月达到数量最高值,幼体种群全年呈现下降趋势。而对照区幼体种群从5月份开始出现,且数量在5月份达到全年的最高值,幼体种群与实验区相反呈增长趋势。实验区种群总体数量全年呈下降趋势,而对照区相反,呈增长趋势。因此,复合不育剂EP-1显著降低了长爪沙鼠种群的繁殖率、幼体出生比例和种群密度,可以对长爪沙鼠野生种群起到有效的繁殖控制作用,进而降低该鼠对农牧业生产的危害和对人类疾病传播的风险。     

雪莲的开花生物学特性及其生态适应意义

雪莲(Saussurea involucrata)是一种典型的高山草本植物, 同时也是我国重点保护的珍稀药用植物。该文对雪莲的开花生物学特性及其对高山环境的适应策略进行了观测与分析。主要结果如下: 雪莲不育花序单生于茎生叶的叶腋内, 可育复头状花序生长于茎顶端, 由26 ± 7个头状花序构成, 每个花序的小花数为137 ± 34个。复头状花序外侧为绿色至淡黄色半透明的茎生苞叶所包被, 开花过程中, 白天茎生苞叶内侧温度和湿度明显高于外侧的温度和湿度, 最大温差达7.2 ℃, 最大相对湿度差达54.2%, 可为苞叶内侧花序中小花的传粉和受精以及胚和种子的发育提供良好的微环境。不同年份间雪莲的开花物候差异不显著(p > 0.05), 群体花期为65-75天, 单株花期为45-55天, 盛花期持续时间约35天, 平均每株每天开花数为201个, 属于集中开花模式, 有利于吸引传粉者。单花开放持续时间为4-6天, 小花泌蜜持续时间为3天, 其泌蜜量与糖浓度于每天 12:00时达到最高值, 但随着开花的持续, 日泌蜜量逐渐增加, 而糖浓度逐渐减少。雪莲花期浓郁的气味、聚合成复头状的可育花序及其紫色小花与充足的泌蜜量, 增加了对传粉者的吸引力。雪莲开花过程中存在的雌雄异位、雄性先熟以及被动式花粉次级展现现象, 减少了自花授粉的可能性。自然条件下, 其头状花序的结籽数和结籽率分别为126.0 ± 10.5粒和91.7% ± 4.2%, 单株结籽数为3 326.4 ± 28.7, 表明雪莲在高山极端环境中能顺利地完成有性生殖过程。     

蒙农红豆草不同花色表型及色素成分特征分析

蒙农红豆草不仅是良好的饲草作物,还可以用作庭院观赏及蜜源植物。该研究以蒙农红豆草浅色花瓣突变体与对照群体中的粉红色、紫红色花瓣为试验材料,通过对花瓣颜色的表型和色素种类及含量的综合分析,明确影响花色形成的主要物质。结果表明:(1)蒙农红豆草浅色花突变体与对照的粉红色花和紫红色花为3种不同的色系,根据黄度(b*)和色相角(h°)将浅色花突变体的花色定义为黄白色花。(2)在3种花色中共检测到10种类黄酮和5种花青素,其中6种山奈酚衍生物、2种矮牵牛素衍生物、2种飞燕草素衍生物和1种锦葵素衍生物为首次在蒙农红豆草中报道;同时还发现山奈酚-3-芸香苷、山奈酚-3-葡萄糖苷和飞燕草素-3-羧基修饰芸香苷在3种花色中含量(36%~50%、21%~35%和27%~65%)最多。研究推测:芦丁、山奈酚-3-芸香苷-5-鼠李糖苷和山奈酚-3-p-香豆酰葡萄糖苷为影响蒙农红豆草花色变化的主要成分。     

长毛孜然芹,中国伞形科一新记录种

报道了中国伞形科（Apiaceae）孜然芹属一新记录种：长毛孜然芹[Cuminum borszczowii（Regel et Schmalh.）Koso-Pol.]。该物种在形态上与孜然芹（C.cyminum）相近,与后者的区别在于总苞宽披针形具较宽的膜质边缘,不反折,比伞辐短;果实密被长毛。提供了该种详细的形态学描述及图版。凭证标本保存在新疆农业大学标本馆（XJA）和中国科学院新疆生态与地理研究所标本馆（XJBI）。     

荒漠短命植物异喙菊的小花异形性及繁殖特性

异喙菊(Heteracia szovitsii)是分布于新疆北部荒漠、具短寿命花和多态果实的菊科一年生短命植物。本文对该物种的开花式样和花部特征以及繁育系统与昆虫传粉特性进行了研究,以期明确其头状花序中小花的形态差异及其与多态果实间的关系、揭示其在短的花寿命内的繁殖特性。结果表明:该物种头状花序中发育成多态果实的3类小花在数量、冠毛的有无以及舌片长/宽、子房宽、花柱裂片长和子房喙长之间均存在不同程度的差异,且3类小花冠毛的有无以及子房宽和喙长与多态果实的形态一致,说明多态果实的数量与形态在小花发育过程中就已完成分化。花序中的小花每天集中在上午开放,使花序在功能上犹如一朵花,可快速增大花展示和对传粉者的吸引,以使异交在开花后短时间内完成;3类小花的自花花粉均可在花柱裂片上萌发并长出花粉管,说明该物种自交亲和。3类小花不去雄套袋后均能结实,且自然授粉后的结实率显著高于不去雄套袋的,说明该物种能自主自花授粉,且异花授粉促进了结实。3类小花通过雄性先熟以及次级花粉呈现中的泵/刷机制,将花粉呈现在花柱上部和未展开的柱头裂片外侧刷状毛上以及裂片顶端,延长了花粉呈现(雄性阶段)持续的时间,减少了花内雌雄功能间的干扰,有利于传粉者异花传粉,提高了雄/雌性适合度;同时,柱头裂片展开时可将自花花粉落置到裂片上,以完成自主自花授粉。主要传粉者六显甜花蜂(Halictus sexnotatulus)的访花时间与花序开放时间、花粉活力最高期和柱头最佳授粉期高度吻合,有利于雄性阶段花粉的输出以及雌性阶段柱头接受花粉,保障授粉在开花后短时间内快速有效地完成以及异交成功。在新疆北部荒漠的春季环境中,具短寿命花的异喙菊既可在低温多风导致传粉者不足或活动受限时,通过快速自主自花授粉及自交亲和机制来提供繁殖保障,也可在传粉者活动正常时,通过集中开花、雄性先熟及次级花粉呈现等机制来快速完成异交,提高雌/雄性及后代的适合度。     

雄全同株植物簇花芹花期性别分配与开花式样

 簇花芹(Soranthus meyeri)是古尔班通古特沙漠中常见的、具雄全同株性系统的伞形科多年生早春短命植物。该文对簇花芹花期性比(两性花数/总花数)与植株大小的关系及其开花式样进行了研究, 重点对花期大小依赖的性别资源分配进行了讨论。结果表明: 2006–2008年簇花芹群体水平的性比分别为0.69 ± 0.03、0.62 ± 0.03和0.69 ± 0.02, 彼此间无显著差异(p >0.05), 表明其性比是相对稳定的, 可能受遗传因素的控制。雄花生物量与花粉量均比两性花的小, 说明产生雄花比产生两性花所需资源少。一级复伞形花序比二级复伞形花序具有较多的两性花, 说明前者易从植株上获得资源用于增加雌性适合度; 而后者产生较多的雄花以避免在雌性功能上资源投入的浪费, 增大花展示以吸引更多传粉者来增加花粉输出总量, 提高其整体适合度。植株水平的性比与地上营养器官的生物量间呈正相关关系, 说明较大个体对雌性功能的投资较大, 雌性繁殖成功受资源限制。复伞形花序内各伞形花序几乎同时向心开放, 且所有两性花及花序均为雄性先熟, 雌雄阶段完全分离, 但一级复伞形花序比二级复伞形花序早开放约5天, 彼此开花重叠期约为1天。这些特征对于一级复伞形花序进行异株异花授粉以及植株内不同级别花序间的同株异花传粉、避免雌雄功能间的干扰具有重要意义。     

天仙子的花部特征及延迟自交机制

通过实验观察和野外控制授粉等方法,对天仙子的自交亲和能力和自交传粉机制进行了研究。结果显示:(1)天仙子的花不完全雌性先熟,开花进程中雄蕊伸长是维持其混合交配系统的重要花部特征。(2)野外控制授粉实验证明天仙子的自交亲和性高,具有主动自交能力,主动自交发生的时间集中在晚花期,与花药和柱头接触的时间吻合。(3)在花粉活力和柱头可授期内,花药与柱头的接触能够发生自花授粉,这种依赖花药与柱头接触发生的自花授粉机制属于典型的延迟自交类型。研究表明,天仙子不仅在花结构上首先选择了适于异交的特征,而且还利用雄蕊伸长成功实现自花授粉,通过异交与延迟自交混合的交配系统为该物种提供了灵活的遗传与繁殖保障。     

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。