种子大小变异的进化生态学研究现状与展望

种子大小是植物生活史的核心特征之一。从4个方面综述种子大小变异进化生态学研究：(1)理论及研究方法;(2)环境、系统发育和母系影响;(3)进化机制;(4)生态学和进化意义。分析目前研究中存在的问题,并提出今后的研究方向。     

青藏高原53种菊科植物种子中碳、氮、磷含量与种子大小和海拔的关系

以青藏高原东北缘广泛分布的53种常见菊科植物种子为研究材料,以重铬酸钾外加热法和流动注射分析仪测定种子中碳、氮、磷含量,探讨种子中碳、氮、磷组成及分配是否随种子大小及生境海拔高度变异,为进一步探讨植物对环境变化的响应提供理论依据。结果表明:(1)53种菊科植物种子大小差异显著,且随海拔升高种子有变小的趋势。(2)53种菊科植物种子中C、N、P含量及其比值差异显著,不同海拔梯度的物种种子中C、N、P含量及其比值差异不显著,但C、N含量有随海拔升高增加的趋势,而P含量有随海拔升高降低的趋势。(3)种子大小变异并不影响其C的相对含量,但N、P含量与种子大小呈显著负相关关系,C/N、C/P、N/P与种子大小呈显著正相关关系,即种子越小,种子中N、P相对含量越高。因此,高海拔条件下,种子中积聚相对较多的C、N可以为其生长发育初期提供较高的能量及较多的蛋白质合成,从而增强幼苗抵御恶劣环境条件的能力,提高幼苗的存活率;较小种子中相对较高的N、P含量可以为早期幼苗提供足够的蛋白质和核糖体,帮助幼苗快速生长,从而克服其产生较小幼苗的劣势。研究表明,植物种子中C、N、P含量随种子大小及海拔的变异趋势是一种适应性选择的结果。     

海南岛吊罗山热带山地雨林两个演替阶段的种间联结性

种间联结一直是群落演替理论研究的焦点之一, 关于物种间相互作用与群落演替之间的动态关系仍然存在争议。本文中, 作者通过出现-不出现数据的方差比例、基于2×2列联表的种间联结分析和 ²检验, 对海南岛吊罗山热带山地雨林演替前期和演替后期群落的种间联结性进行了研究, 以揭示种间联结与群落演替的相互作用。结果表明: (1)在演替前期, 群落内所有树种间总体呈正联结, 但不显著; 发展至演替后期达到显著正联结。群落内所有物种间正、负联结种对数占总种对数的比例随演替进程呈现下降趋势, 而无联结种对数的比例则大幅上升; 优势种和伴生种间呈现相同的趋势。这表明群落演替正朝着有利于物种稳定共存的方向发展。(2)演替前期建群种和后期侵入种间正联结与无联结种对数的比例(分别为37.8%与41.5%)远大于负联结的比例(20.7%), 但正联结均不显著; 前期定居树种和后期侵入种通过分割资源而共存, 而且也趋于独立存在。(3)后期侵入种间不存在负联结, 所有正联结(占总对数的33.3%)均达显著水平, 显示它们对生境有相似的适应和相互重叠的生态位。     

海南热带山地雨林幼苗幼树的光合能力与水分利用效率

应用Li-6400光合测定系统研究了海南岛热带山地雨林林内幼苗、幼树的最大光合能力及其水分利用效率.结果表明:150个树种中,大戟科中平树的最大光合速率(Pmax)和山毛榉科竹叶栎的水分利用效率(WUE)最高,分别为13.27μmol.m-2.s-1和5.99mmol.mol-1;桃金娘科柬埔寨子楝树的Pmax和大戟科山乌桕的WUE最低,分别为1.35μmol.m-2.s-1和2.4mmol.mol-1.其中,Pmax以桑科的平均值最高,桃金娘科最低;WUE以山矾科的平均值最高,桑科最低;但各科间的差异均不显著(P>0.05).乔木和灌木之间的Pmax和WUE也无显著差异(P>0.05).Pmax随着科分布区的扩大而增大,为宽分布科>中分布科>窄分布科,且差异显著(P<0.05);WUE无显著差异.在种的层次上,随着物种分布区的扩大,植物Pmax逐渐增大,为热带亚热带温带种>热带亚热带种>热带种>海南特有种.而WUE则相反,为海南特有种>热带亚热带种>热带种>热带亚热带温带种.     

黄河靖南峡-黑山峡河段的生态敏感性

基于GIS空间分析、栅格运算与叠加及RS图像地物提取方法,针对黄河靖南峡-黑山峡河段存在的水土流失、土地沙漠化和土壤盐渍化等生态问题,开展了单因子生态问题敏感性和综合生态敏感性分析.研究表明：中、高度生态敏感区几乎覆盖研究区整个流域,包括景泰县五佛乡、靖远县北湾镇以北和乌兰镇、糜滩乡、东湾镇、三滩乡及平川区的陡城到红柳滩一带;针对高、中和轻度敏感性区域,相应地将研究区规划为禁止开发建设区、中度开发建设区和深度开发建设区.在区域水电开发过程中,应采取积极保护措施,以实现流域生态环境的可持续发展.     

青藏高原东缘人工草地群落物种丰富度对杂草入侵的影响

物种丰富度和生态系统功能间的关系是近年来生物多样性研究的中心问题,其中群落抗杂草入侵是其功能的重要表现形式。本文利用青藏高原东缘地区3种野生优良牧草：垂穗披碱草(Elymus nutans)、中华羊茅(Festuca sinensis)和羊茅(F. ovina),构建人工草地群落,探讨了物种丰富度与杂草入侵能力间的相互关系及其潜在的作用机理。结果表明：随着群落中物种丰富度的增加,入侵杂草的物种数、秧苗数和生物量均表现为显著下降趋势(P＜0.05);杂草的物种数、秧苗数和生物量间存在极显著的正相关(P＜0.01);群落的物种丰富度与入侵杂草间的负相关关系可能是选择效应和补偿效应共同作用的结果;2004—2007年,群落中入侵杂草的物种数和生物量有增加趋势,而秧苗数的变化趋势不明显。     

空间格局和物种组合对三个植物种行为的影响

以青藏高原东部高寒草甸弃耕地种子大小不同的3个常见物种：2个1年生物种鼬瓣花（Galeopsis bifida）和菊叶香藜（Chenopodium foetidum）及1个2年生物种四数獐牙菜（Swertia tetraptera）为试验材料,通过单播、2个、3个物种的混播,分别以2个密度（高密度和低密度）,按照随机或者种内积聚的空间格局形式播种,研究空间格局、物种组合对不同种子大小植物行为的影响。结果表明：1）空间格局和物种组合对3物种的出苗率没有显著影响,但在一定程度上影响着物种竞争能力等级,大种子鼬瓣花在种间竞争中占据着优势地位,小种子菊叶香藜在种内集聚格局下获益;四数獐牙菜的种子大小介于二者之间,其种间竞争的结果表现复杂;2）集聚格局下菊叶香藜的幼苗死亡率低,地上生物量比随机格局下显著高;集聚格局下鼬瓣花死亡率高,通过密度-格局作用,高密集聚下的地上生物量才表现显著较低;3）与其他物种混播相比,鼬瓣花单播下死亡率高,地上生物量低;当混播中存在四数獐牙菜时,菊叶香藜的死亡率比单播下高,物种组合对其地上生物量没有显著影响;四数獐牙菜与鼬瓣花混播时死亡率最低,3个物种混播时其死亡率最高。     

施肥和刈割对冷地早熟禾补偿生长的影响

以青藏高原东部高寒草甸常见牧草冷地早熟禾(Poa crymophila)为研究对象,比较研究了肥力和不同刈割处理对植物生长和生物量补偿的影响。实验采用随机设计,肥力分为施肥和不施肥,刈割处理为刈割时间、刈割频度和刈割强度3因子组合。结果表明:不刈割情况下,施肥显著促进冷地早熟禾的生长,而在刈割情况下,施肥对植物的生长没有明显的促进作用甚至有负作用。不施肥,刈割可促进冷地早熟禾地上生物量的增加并发生超补偿,但补偿程度因刈割强度、刈割频度和刈割时间而异;施肥时,刈割没有或很少促进植株发生超补偿。超补偿发生时,资源贫瘠的条件可能是必需的。冷地早熟禾发生超补偿可能是以损耗地下部分的资源为代价的,刈割刺激分蘖的增加对超补偿的发生也有一定的贡献。     

青藏高原东缘常见阔叶木本植物叶片性状对环境因子的响应

叶片性状-环境关系对于预测气候变化对植物的影响至关重要。该研究以青藏高原东缘常见阔叶木本植物为研究对象, 从47个样点采集了332个物种共666个种群的叶片, 测量了15个叶片性状, 调查了该区域木本植物叶片性状的变异程度, 并从种内和种间水平探讨了叶片性状对环境的响应及适应策略。结果表明, 反眏叶片大小的性状均具有较高的变异, 其中, 叶片面积是变异程度最大的性状。除气孔密度外, 大多数叶片性状与海拔显著相关。气候是叶片性状变异的重要驱动因素, 3.3%-29.5%的叶片性状变异由气候因子组合解释。其中, 气温对叶片性状变异解释度最高, 日照时间能解释大部分叶片性状的变异, 而降水量对叶片性状变异的解释度相对较小。与环境(海拔和气候因子)显著相关的叶片性状在种内明显少于种间水平, 可能是植物性状之间的协同变化与权衡使种内性状变异比较小, 从而减弱了种内叶片性状与环境因子的相关性。研究结果总体表明,叶片性状与木本植物对环境的适应策略密切相关, 植物通过选择小而厚的叶片和较短的叶柄以适应高海拔的 环境。     

不同营养条件下24种高寒草甸菊科植物种子重量对幼苗生长的影响

以青藏高原高寒草甸中常见的24种菊科植物为材料,在去离子水、河沙加蒸馏水、河沙加半强度霍格兰营养液和河沙加标准霍格兰营养液四种营养基质中培养幼苗,在10d、20d和30d三个幼苗生长期研究种子重量对幼苗生长的影响,结果表明：(1)在10d、20d和30d三个不同的幼苗生长期,在不同培养基质中种子重量与幼苗重量均呈显著的正相关,但R值在去离子水中变化不大,而在其它3种培养基质中持续减少。(2)种子重量与相对生长率负相关,这种负相关性在去离子水中10d和20d生长期表现较弱,在其它3种培养基质中同一生长期的幼苗相对生长率变化不明显。(3)除在10d去离子水中种子重量与幼苗根冠比率呈显著的正相关外,其余均没有显著的相关关系。