种子生态学: 种子在群落中的作用

种子是指由胚珠发育而成的繁殖器官。在生态学研究中,其涵义要比植物学上种子的概念宽泛有时也指果实。作为种子植物生活史的一个重要阶段,种子从其发生、发育到成熟、传播、萌发以至成苗都与周围的环境紧密联系着。因而种子生态学是研究种子与其环境相互关系的科学。种子生态学的研究内容主要包括:种子发育与成熟的环境调节(生殖分配和结实格局)、种子性状、种子捕食、种子传播(包括种子雨)、种子库、种子休眠、种子萌发、幼苗建成和种群更新等,其中种子传播、土壤种子库、种子休眠与萌发是研究的核心内容。     

植物生殖生态学透视

植物生殖生态学是研究植物生殖与生物和非生物环境条件相互作用、相互适应关系的科学,包括研究植物生殖体系(breeding system)、生殖策略、生殖节律对环境的适应和在进化上的意义;对开花生态学、传粉生态学的研究;对种子的形态结构、化学组成、生活力、休眠,以及种子的传播、捕食、病虫害、土壤种子库、萌芽生态学的研究;对幼苗的生     

植物生活史繁殖对策与干扰关系的研究

植物生活史繁殖对策研究是涉及植物的适应或进化、生态系统退化与恢复过程、生物多样性保护等多方面理论生态学和应用生态学研究内容的生态学研究领域。按Grime的植物生活史繁殖对策分类、植物营养繁殖与干扰适应、种子形态学与干扰适应、土壤种子库与干扰适应、植物繁殖体传播和萌发与干扰适应论述了当今极受关注的植物生活史繁殖对策与干扰关系,简述了我国干旱区干扰与植物生活史繁殖对策关系研究。     

桃儿七不同器官中营养成分分布状况及其生态学意义

植物生殖生态学是植物学领域中刚刚兴起并迅速发展的学科 ,近年来生活史进化理论的研究 ,使繁殖分配 (ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎ (ＲＡ ) )与繁殖投资(ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅｅｆｆｏｒｔ (ＲＥ) )研究成为植物生态学研究的主要焦点[7] 。目前在植物繁殖分配与繁殖投资研究中 ,通常用生物量作为衡量指标 ,这种方法遇到两个疑难问题 :一是各种成分在植物器官中的含量及比例各不相同 ,而且各种成分在植物生长发育过程中所起的生理功能也是不等价的 ,因此 ,在重量相同时 ,各器官的综合营养价值及生理功能是不等价的 ,生…     

土壤养分对菊科一年生入侵种和本地种繁殖性状的影响

入侵植物繁殖性状的研究可为揭示植物入侵机制提供重要的科学依据。为研究土壤养分对入侵植物和本地植物繁殖性状的影响, 并进一步研究养分添加是否更能促进入侵植物的繁殖能力, 我们设置了低、高两个养分水平, 通过同质园实验比较了不同土壤养分对假臭草(Praxelis clematidea)、胜红蓟(Ageratum conyzoides)、三叶鬼针草(Bidens pilosa) 3种菊科一年生入侵种和夜香牛(Vernonia cinerea)、一点红(Emilia sonchifolia)、墨旱莲(Eclipta prostrata) 3种本地种繁殖性状的影响。研究结果显示, 养分添加提高了6种菊科植物的开花株高、株高、地上生物量、单粒种子重量、总花序数、每花序种子数、总种子数量、总种子重量, 并使开花时间提前、花期延长。养分添加对入侵种的开花株高和单粒种子重量的提高幅度要比本地种更显著。相对于部分本地植物(夜香牛、墨旱莲), 养分添加更能促进部分入侵植物(假臭草、胜红蓟)的繁殖能力。三叶鬼针草和一点红的总种子数量和总种子重量在两种土壤养分水平下均较小。本地种墨旱莲的总种子数量和总种子重量在低养分条件下高于3个入侵种。这些结果表明, 高土壤养分仅能促进部分入侵植物相对于部分本地植物的繁殖能力。     

植物种子大小与幼苗生长策略研究进展

种子大小和幼苗更新对策是植物生活史策略的重要组成部分.本文从不同侧面综述了当前国内外关于种子大小和幼苗之间关系的生态学研究,包括:种子大小对萌发出土的影响,种子大小与幼苗形态生长特性之间的关系,种子大小与幼苗存活、竞争能力之间关系等,并对今后的相关研究进行了展望.在不同的微环境和植被类型下,种子大小与幼苗生长之间的关系可能有所差异;种子大小对植物幼苗生长的影响导致种子大小不同的植物对植被幼苗更新补充的贡献不同;种子大小与幼苗生活史策略关系在大尺度的群落空间水平上和小尺度的物种间与物种内的研究对于天然植被的更新恢复研究具有重要意义.     

植物大年结实及其与动物贮食行为之间的关系

大年结实(mast seeding)是多生年植物种群周期性同步大量繁殖的一种自然现象。大年结实作为植物适应环境条件、提高繁殖能力的一种策略而备受关注, 但其驱动机制和进化意义尚存在较大争议。在依赖动物扩散种子的植物中, 大年结实被认为是一种调控动物贮食行为、提高种子扩散效率, 并最终增加繁殖成功率的一种策略; 动物介导的植物间互作可能是促进植物共存的进化驱动力。本文简要梳理了大年结实现象的各种假说, 提出了一个包括气候、资源、动植物互作的理解大年结实机制的概念框架, 并着重讨论了大年结实和动物贮食行为之间的关系及其进化和生态意义。建议未来研究需要借助长期生态监测和分子生物学方法, 揭示植物大年结实与动物贮食行为之间的生态与进化过程。     

多年生植物欧夏至草集合繁殖体特性

欧夏至草(Marrubium vulgare)为唇形科多年生植物,其扩散单元主要由集合繁殖体和种子组成,该研究以单萼筒集合繁殖体为研究材料,比较其和种子在形态特征、扩散行为及萌发特性上的差异,探讨附属物的生态功能及对可变环境的适应对策。结果表明:(1)欧夏至草集合繁殖体是具萼筒的种子,其质量远大于种子;附属物能保护种子免受机械损伤或逃避捕食者。(2)在自然生境中,欧夏至草集合繁殖体易借风力扩散到较大范围,室内扩散实验表明,静止空气中集合繁殖体比种子降落所需的时间更长、扩散能力更强;集合繁殖体是种子延迟扩散的一种适应策略,其附属物的存在与否直接导致了种子扩散能力与扩散距离的差异,支持"Alternate假说"。(3)欧夏至草集合繁殖体和种子在活力、萌发率及萌发速率方面均不存在显著差异,而吸水率远大于种子,附属物的存在是影响种子承载更多水分并更长期保留水分的重要原因;集合繁殖体内种子的萌发属随机萌发,不具有位置效应,在当季只萌发部分种子,符合间歇性萌发特性,能有效避免种群覆灭。研究表明,多年生植物其扩散单元的形态特征和萌发行为对于种群的生存重要性相对低,母株可以长期占据原有生境,保持种群个体数量,附属物的作用主要用于种群扩散。     

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。     

两种集合繁殖体形态及间歇性萌发特性——以蒺藜和欧夏至草为例

集合繁殖体(synaptospermy)是荒漠植物为适应恶劣环境条件而演化出的关键性特征,其作为植物生活史特性之一,有助于了解在荒漠环境下集合繁殖体植物的适应策略。蒺藜(Tribulus terrestris)和欧夏至草(Marrubium vulgare)分别为一年生及多年生草本植物,蒺藜扩散单位由一朵花发育而成的集合繁殖体组成,欧夏至草扩散单位由多朵花发育的集合繁殖体和种子组成,以这两种植物为材料,对其集合繁殖体形态、活力、吸水及萌发特性进行初步研究。结果显示:(1)蒺藜集合繁殖体依照发育成熟先后位置在质量、附属物刺的长度、附属物占质量百分比、种子数、活力、吸水量、萌发率及萌发速率均存在显著差异;欧夏至草集合繁殖体质量及吸水量明显大于种子,而活力、萌发率及萌发速率不存在显著差异。(2)萌发位置上,蒺藜集合繁殖体仅在长刺端位置的种子萌发,属非随机萌发,而欧夏至草集合繁殖体萌发不具有规律性,属随机萌发;萌发时间上,蒺藜和欧夏至草集合繁殖体在当季下均只萌发部分种子,具间歇性萌发特性。(3)对不同生活型植物而言,其集合繁殖体附属物对种子的保护、保水、扩散及萌发行为的功能相同,但一年生草本植物的萌发行为侧重于种群繁衍,因此蒺藜集合繁殖体在当季萌发率及萌发速率较高;多年生草本植物的萌发行为侧重于种群扩散,因此欧夏至草扩散单位多样化,且萌发率及萌发速率较低。     

高山植物繁殖策略的研究进展

高山地区通常被认为是陆地上最为极端的生境之一,但却拥有许多形态特化的植物和较高的物种多样性。高山植物如何在严酷的环境中实现成功繁殖,这一问题倍受研究者们的关注。本文综合了国内外高山植物在资源分配、花形态对非生物环境因子的响应、动物传粉及其适应机制、果实和种子及克隆繁殖等繁殖策略方面的文献。为应对低温多雨雪的恶劣环境,一些高山植物采取花向日性、花冠闭合及花序保温结构等繁殖策略。高山植物的传粉者类群也发生了改变,主要为蜂类和蝇类。熊蜂(Bombusspp.)传粉的高效性,减少了高山环境对植物传粉造成的不利影响。当传粉者不可得时,植物不仅通过延迟自交和自助自交等机制来提供繁殖保障,还借助克隆繁殖及其他传粉机制(风媒或风虫媒)来维持种群的繁衍。依赖动物传粉的高山植物,可以采取增加繁殖构件的资源分配、加大"广告"投入以及较大的花展示或较长的花寿命来提高传粉者的拜访几率,以及借助泛化的花结构和选择合适的开花时间等策略来提高繁殖成功率。此外,大部分高山植物产生干果且具有持久的种子库,有利于种子的传播以及种子寻找萌发及幼苗生长的最佳外界环境。在今后的研究中,可着重探讨以下几个问题:(1)非生物环境因子对花形态的选择;(2)季节变化与繁殖策略;(3)群落水平上植物与传粉者的关系;(4)高山生态系统对全球变暖的响应。     

第四届国际种子生态学大会综述

第四届国际种子生态学大会于2013年6月22—26日在中国沈阳举行,共收到136份摘要,从进化种子生态学、种子传播、种子库、种子萌发与休眠、种子寿命和储藏、种子生态与植物多样性保护及植被恢复的关系等6个方面展示了种子生态学研究的进展。本文对这些研究进行了梳理,旨在为从事种子生态学研究的学者提供信息和指导。     

性选择与性冲突理论在植物繁殖生态学中的应用与进展

性选择与性冲突是植物繁殖性状多样性及性系统演化的重要动力, 二者密切相关却又有所区别, 理解它们的作用机制及其影响对于植物繁殖生态学的研究具有重要意义。当前, 性选择与性冲突理论在植物繁殖生态学中的运用已取得长足进展, 但国内相关研究较少, 对该领域关注不够。因此, 该文对该领域的基本理论和研究进展进行了综述。首先, 阐述性选择与性冲突理论在植物研究中的发展及其运用基础; 其次, 分别从授粉前和授粉后两个阶段详细介绍性选择与性冲突在有花植物繁殖过程中的作用机制及其影响, 并指出环境因素对它们所产生的影响; 最后, 对当前研究存在的不足及该领域未来的研究方向进行总结和展望。希望以此增强人们对性选择和性冲突理论的认识, 促进其在植物繁殖生态学中的运用与发展。     

伊犁河谷苦豆子植冠种子库特征

植物果实成熟后在植冠宿存延迟释放种子,是沙生生境植物的一种适应性性状。以分布于新疆霍城县荒漠草原内的野生苦豆子(Sophora alopecuroides L.)为研究对象,采用野外调查的方法,调查了野生苦豆子的植冠种子库的大小、种子活力、对土壤种子库的补充及其脱落动态。结果表明:在3月上旬,苦豆子植冠宿存种子的规模为271±124粒·m~(-2);其中,完整种子达144±138粒·m~(-2),构成了苦豆子的植冠种子库;对种皮进行机械破损后,植冠种子库的种子发芽率达76.98%±11.89%,种子活力指数保持在72.44±39.01;苦豆子生殖株植冠种子库种子宿存的时间长达9个月,可以在较长时间范围内有效补充土壤种子库,并与土壤种子库共同执行种群更新和群落演替的繁殖体供应库的功能。研究结果有助于了解苦豆子的繁殖生态学特性,解析其在伊犁河谷恶性蔓延的生物生态学机理,为伊犁河谷草原生态系统的科学管理提供理论支持。     

桑寄生植物繁殖物候研究概述

桑寄生植物是一类自身可以进行光合作用的半寄生性灌木, 作为森林和林地的关键性资源可为鸟类等动物分类群提供重要的食物资源和巢址, 并影响当地的生物多样性。桑寄生植物隶属于檀香目, 包括5科88属约1,600种, 除极地、部分高寒和干旱沙漠地区外均有分布。桑寄生植物繁殖物候的研究对于了解“寄主植物-桑寄生植物-传粉/种子散布者系统”中物种相互作用网络的维持机制、生态系统结构的稳定性具有重要意义。本文综述了桑寄生植物在景观、群落和种群尺度上繁殖物候的表现类型, 发现桑寄生植物主要通过繁殖物候异步的方式延长物候期, 维持与传粉/种子散布者持久的互惠关系以保障自身种群的繁衍。该领域经过近年的发展, 已从单一地描述繁殖物候的表现类型到探究系统中寄主植物、传粉/种子散布者以及桑寄生植物自身生物学特性等因素的分析。通过前人的研究发现桑寄生植物繁殖物候对于该系统内相互作用的双方或多方有重要的适应意义, 今后首先应该对桑寄生植物的基础生物学背景进行研究, 然后还应加强实验验证, 进行多因素综合分析等来探讨桑寄生植物繁殖物候的生态学意义。     

荒漠植物种子粘液的生态学意义

种子粘液是在种皮外层细胞的高尔基体内产生并分泌到胞腔内或细胞壁层的吸湿膨胀的一类果胶类多糖物质。具粘液种子的植物大多生长在荒漠地区, 广泛存在于十字花科、菊科和车前科等类群中。粘液的存在对荒漠植物种子的扩散、萌发、防御以及幼苗的生长等都具有重要的生态学意义, 是荒漠植物适应干旱少雨的生态环境的有效对策之一。对粘液种子的研究不仅可全面揭示荒漠植物的生态适应机制及其进化生态意义, 还可为研究基因控制的糖类生物合成和分泌、细胞次生壁的生物合成及形态分化建立理想的模式体系。为此, 在广泛查阅相关文献的基础上, 该文综合分析了国内外种子粘液的研究进展, 并重点探讨了以下几方面问题: (1)种子粘液的化学成分; (2)粘液及粘液种皮的形态特征; (3)粘液细胞分化与粘液生物合成的细胞学及基因调控机制以及粘液的释放方式; (4)种子粘液的生态学意义。在此基础上展望了今后的研究方向, 以期为推动我国荒漠植物种子生态学的理论与应用研究及西部荒漠区的植物物种多样性保护和生态保育提供重要理论依据。     

生物学教学

把段学、生产劳动、科学研究结合起来怎样教“植物的分类”一章在稻草营养土胚中进行草本植物嫁接鸟类生态学研究的一些内容和方法介绍对讲授高中生物学“动物的繁殖和发育”一节的几点意见在讲授高中生物学达尔文学说中应注意的一些问题初中生理卫生“神经系统”一章教学方法的研究(续) 赤霉素发酵的简易装置一年两熟而又快熟的冬季葡萄     

啮齿动物对植物种子的多次贮藏

啮齿动物对种子的多次搬运和贮藏是极为复杂的行为过程,既是对自己贮藏物进行管理、防御竞争者盗食的一种策略,也是盗食其它个体贮藏物的一种食物利用方式。此外,啮齿动物多次贮藏种子的过程实际上也是植物种子的多阶段扩散过程,因而对植物更新产生重要影响。本文综述了啮齿动物对植物种子多次贮藏的研究进展,分析了多次贮藏种子的原因,并从啮齿动物与植物的相互关系上探讨其生态学意义。     

高寒草地植物生存策略地理分布特征及其影响因素

植物性状能够反映植物的生存策略,是植物生态学的研究热点之一。植物CSR策略模型将植物物种分为3类:在资源丰富环境中能够最大程度提高生物量的物种(竞争型物种:C策略);在干扰频率较高的环境中能够快速摄取资源并繁殖的物种(投机取巧型物种:R策略);在资源贫瘠环境中能够保持个体生存的物种(耐受型物种:S策略)。植物叶片性状对环境梯度具有适应性的改变,性状的改变对植物生存策略产生影响,但是青藏高原植物叶片性状是如何影响植物CSR生存策略的,其机制尚不清楚。该研究探究了高寒草地植物CSR生存策略的分布特征,以及环境因子对CSR生存策略的影响机制。2020年7–8月,对青藏高原高寒草地53个样点进行了调查,测定植物叶片叶面积、叶片鲜质量和叶片干质量等性状,并计算C、S、R值。然后,分析关键地理环境要素对植物CSR策略影响的主要因子和作用机理。结果表明:(1)在青藏高原高寒草地,植物的生存策略主要以S策略(41.6%–96.7%)为主。(2)随着经度的增加,青藏高原高寒草地C策略植物所占比例自西向东逐渐上升;在海拔梯度上,高寒草地C策略植物所占比例随着海拔的升高而降低。(3)随机森林分析结果显示降水...     

第三届国际种子生态学学术研讨会在美国犹他州盐湖城召开

国际种子生态学学术研讨会由国际种子科学学会(International Society for Seed Science, ISSS)主办, 每3年举办一次。第三届国际种子生态学学术研讨会于2010年6月20–24日在美国犹他州的盐湖城举行, 来自30多个国家的150余位种子生态学学者参加了此次学术研讨会。 这次学术研讨会的主题是“Seed and Change”, 分了四个主要议题, 分别是(1)种子生理生态学(seed ecophysiology),探讨在环境中种子休眠和萌发的变化以及这些变化如何受环境调节; (2)种子进化生态学(seed evolutionary ecology),探讨种子在较短和较长的自然选择时间尺度上是如何适应变化的; (3)种子群落生态学(seed community ecology), 探讨种子通过萌发、长期种子库或者传播来对环境产生响应, 包括与传播者、病原体以及其他植物的动态关系; (4)种子恢复和保育生态学(Seed restoration and conservation ecology), 探讨种子在修复受损生态系统中的重要作用, 种子在全球气候变化条件下生物多样性丧失中的作用。 学术研讨会由大会口头报告(52个)和海报(54个)两部分组成。大会的几个特邀报告代表了种子生态学领域的研究前沿。来自美国亚利桑那大学的Larry Venable教授的报告“The seed stage and its importance for desert annuals”通过对美国索诺兰荒漠冬季一年生植物种子萌发、幼苗存活以及土壤种子库动态的研究, 揭示出储藏效应(storage effect)是当地植物的种群密度、物种间共存以及群落结构稳定的促进机制, 种子生态使荒漠一年生植物能够响应气候变化和适应异质性环境, 从而在维持物种共存和群落稳定中扮演关键的角色。来自美国杜克大学的Kathleen Donohue 教授做了题为“Interactions across seed and adult life stages: ecological and evolutionary consequences”的报告, 他们通过实验证实了植物的种子阶段和成年阶段的特征相互作用贯穿整个生活史阶段, 能够影响生活史的表达、遗传表达以及植物对环境的适应性。来自阿根廷Buenos Aires大学的Roberto Benech- Arnold教授做了题为“Modeling and predicting changes in dormancy in soil seed banks”的报告。他在充分分析不同环境因子对土壤种子休眠程度影响的基础上, 将不同环境因子对土壤种子库种群的休眠影响程度进行了定量化分析, 并将这种关系通过模型定量表达。模型的建立能够在入侵杂草的控制和防治等方面具有很好的预测和应用前景。 来自中国的种子生态学工作者也以大会口头报告和海报的形式展示了他们的最新研究进展。中国科学院植物研究所的黄振英研究员在大会上做了“Adaptation strategy of seed dimorphism in desert halophyte Suaeda aralocaspica (Chenopodiaceae)” 的口头报告, 他的研究揭示了温带荒漠盐生植物异子蓬二型性种子在传播、休眠和萌发以及耐盐性方面的差异性及其在种群维持和更新中所采取的“两头下注”的生活史对策。中国科学院东北地理与农业生态研究所的马红媛博士在大会上做“Mechanisms of the glumes affecting seed germination of Leymus chinensis”的口头报告, 报道了颖片的结构及其所含的抑制物在羊草种子休眠和萌发中所扮演的角色的研究进展。中国科学院沈阳应用生态研究所的刘志民研究员在大会上做了“Seed bank patterns on active and stabilized sand dunes in eastern Inner Mongolia, China”的口头报告, 报道了对内蒙古流动和固定沙丘种子库格局动态变化受沙埋和风蚀影响的研究结果。中国科学院西双版纳植物园的沈有信博士通过海报形式展示了对“Soil seed banks of Eupatorium adenophora and E. odoratum along roadsides in Yunnan”的研究成果。 会议期间, 参会人员对盐湖城海拔3 000 m以上的高山植被进行了考察, 同时, 会议还组织大家对当地的植物种质保育园、种子工业的加工设备、犹他州联邦政府资助的野生种质资源保存库等地点进行了参观考察。 这次会议为全球的种子生态学工作者提供了学术交流平台, 同时也为种子生态学与植物保育、恢复生态学和全球变化生态学交叉研究提供了交流的桥梁。