青藏高原高寒草甸植物花寿命与花吸引特征的关系及其对雌性繁殖成功的影响

花寿命指花保持开放且具有功能的时间长度, 是开花植物繁殖成功的一个重要功能性状。可塑性延长花寿命是植物在不利的传粉环境中保障繁殖的一种策略, 但延长花寿命也会增加繁殖成本。花寿命的可塑性变异不仅受传粉环境的影响, 而且还受资源分配权衡的影响。花寿命的理论模型指出, 植物的花寿命与花吸引特征之间存在资源分配权衡。为了研究在花粉限制环境中, 植物花寿命与花吸引特征之间的资源权衡及其对雌性适合度的相对重要性。该研究以青藏高原高寒草甸不同海拔(2 900和3 600 m)的11种开花植物为研究对象, 分析了不同植物群落中, 物种水平上: (1)花寿命与花吸引特征(花大小以及开花数目)之间的相关关系; (2)花寿命与花吸引特征对植物雌性适合度的相对贡献。结果表明, 无论是低海拔还是高海拔植物群落, 植物的花寿命与开花数目之间均存在权衡关系, 且长的花寿命增加了植物的雌性适合度。但在高海拔环境中, 植物的雌性适合度只与花寿命有关。这说明相对于低海拔植物, 花寿命对高海拔植物的雌性繁殖成功更为重要。     

展毛翠雀的花性状表型选择

传粉者的选择作用是花表型性状进化的重要驱动力, 解析选择作用的强度是理解花进化的关键。通过表型操控实验和表型选择研究能够分析花性状与其适合度的关系, 探究花性状的表型选择作用。为揭示花性状变化对雌性适合度的影响, 本研究处理展毛翠雀(Delphinium kamaonense var. glabrescens)花萼片大小, 并进行表型选择分析。结果表明: 人为减小展毛翠雀花萼片显著降低了传粉者的访花频率, 但是并没有影响种子产量(种子数和结籽率), 说明展毛翠雀花萼片的大小不影响种子产量, 可能主要吸引传粉昆虫输出花粉。通过雌性适合度(种子数量)估计表型选择梯度, 发现花萼片大小(长和宽)没有受到显著的直接选择梯度。但是, 花距长受到显著的线性选差和选择梯度, 表明花距的延长能够增加种子产量。本研究表明展毛翠雀花性状受到选择的作用, 但萼片和花距有不同的功能, 分别影响传粉者访问频率和种子产量。     

川西风毛菊(Saussurea dzeurensis)花展示的变异:检验花及花序水平大小-数量的权衡

植物花展示对传粉昆虫吸引和植物繁殖成功至关重要。理论研究指出,花展示的组成部分(如花的大小和数量)之间由于资源的限制而存在权衡关系,从而制约花展示的进化,但相关实验研究并不经常能检测到花的大小-数量之间的权衡关系。本文以广泛分布于青藏高原的川西风毛菊(Saussurea dzeurensis)为对象,研究不同海拔种群间花展示(花序水平和花水平)的变异,检验花大小-数量的权衡关系。结果表明:每株的头状花序数、单个头状花序重、单花的数量/头状花序与地上生物量呈显著的正相关,说明花展示大小(包括花序水平和花水平)依赖于个体的资源状况;高海拔种群个体更小,平均花序数更少,但单个头状花序的重量、单花的数量及重量/头状花序与低海拔种群相比没有显著差异;在花序水平上头状花序的大小和数量间并没有权衡关系,但在花序内的花水平上,高海拔种群花的大小和数量呈显著负相关,表现出权衡关系,而在低海拔种群并没有权衡关系;当控制川西风毛菊个体大小的影响后,花序水平大小-数量及花大小-数量间的相关均没有发生改变,说明资源获取能力的差异,即个体大小的差别并没有影响川西风毛菊花序水平或花水平大小-数量间的权衡关系;植物花大小-数量的权衡关系可能较为复杂,今后的研究需要同时考虑多个组织水平,如种群、个体、花序水平的花大小与数量的关系,有助于全面揭示植物花的资源分配的模式及花展示大小的进化机制。     

生长季放牧对高寒草甸传粉网络的影响

植物-传粉者相互作用面临人类活动的威胁。在青藏高原地区,放牧是一项主要的人类活动干扰,过度放牧导致高寒草甸植被严重退化。然而在该区域放牧如何影响植物-传粉者相互作用网络还不得而知。在青藏高原东部的高寒草甸选取了两个研究样点,每个样点包括一块禁牧样地（生长季禁牧）和放牧样地（全年放牧）。在2016年至2018年每年的生长季（7月和8月）进行了连续3年观测,共构建16个传粉网络。结果发现,在研究区域的高寒草甸生态系统中,传粉者群落的物种组成以双翅目昆虫为主。放牧后双翅目、鳞翅目以及鞘翅目传粉者的种类数减少,但膜翅目传粉者的种类数未受到放牧的影响。放牧干扰显著降低了群落中植物、传粉者以及它们之间相互作用的多样性,但对传粉网络的嵌套性和特化程度（H₂''）没有显著影响,说明网络的稳定性和恢复力没有受到放牧的影响。探讨了放牧对传粉网络的影响,发现区域放牧强度过大,降低了传粉昆虫和传粉网络的多样性。未来需要进一步深入研究高寒草甸生态系统中放牧强度对传粉网络的影响模式,以期为合理的放牧制度模式提供理论依据。     

花对称性与植物花大小的变异性:在高寒草甸植物群落检验Berg的假说

植物花对称性与传粉系统密切相关,花特征的变异性受到传粉者的选择作用。由于特化的传粉者对两侧对称的花的稳定选择,Berg假说认为两侧对称植物花大小的变异性比辐射对称植物的更低;而且,在传粉者的选择作用下花特征比植物营养特征明显有更低的变异性,因为后者更易受环境影响。该文对青藏高原东部高山草甸植物群落的50种开花植物(包括19种两侧对称植物和31种辐射对称植物)的花和叶特征进行了测定和分析。结果表明不论是两侧对称植物还是辐射对称植物,花大小的变异性都显著低于叶片大小的变异性,表明传粉者对花施加的稳定选择有利于花的稳定性。但是,辐射对称物种花大小的变异程度和两侧对称物种的相似,即使在控制物种系统发育的影响后,也没有发现显著的差异,这与Berg假说不一致。高山生态系统中传粉者种类相对较少,以熊蜂和蝇类为主,传粉者的活动受局域气候环境影响较大,因此传粉昆虫对植物花的选择作用强度可能有较大的变异性。     

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。