浮游生物异速生长关系研究进展

生物个体的生物学特征(新陈代谢速率等)与个体大小(体积和生物量等)的依赖性关系称为异速生长关系, 这种关系经过尺度转换之后, 还影响着种群、群落和生态系统等。海洋环境较为复杂, 浮游生物的代谢速率不仅受到个体大小影响, 同时光照、温度和营养物质也是重要的影响因素, 因此3/4 规律只有在理想环境状况下才能实现。对于大多数浮游生物来讲, 其尺度因子并非单一的, 存在着多元尺度指数。由于单一和多元尺度指数都忽略了环境温度的影响, 生态学代谢理论在考虑个体大小的基础上, 加上温度这个参数后能够解释不同层次的生态学过程。在综述了异速生长关系发展历史的基础上, 着重探讨了该关系在浮游生物中的研究进展。     

兰州北山侧柏株高与冠幅、胸径异速生长关系的坡向差异性

植物功能性状之间的关系是其提高自身空间资源利用能力的一种生态策略,反映了植物与环境协同适应的表型可塑性机制。本文利用Arc GIS建立研究区域的数字高程模型(DEM),并提取样地坡向数据,采用标准化主轴估计(standardized major axis estimation,SMA)方法,研究了兰州市北山不同坡向人工林侧柏株高-冠幅和株高-胸径的异速生长关系。结果表明,侧柏胸径在各坡向上存在显著性差异(P0.05),株高和冠幅在东坡和西坡之间无显著性差异(P0.05);侧柏株高与冠幅的异速生长关系存在坡向差异,南坡冠幅的生长速率大于株高的生长速率,北坡冠幅的生长速率小于株高的生长速率,东坡和西坡株高、冠幅的生长速率相近;各坡向上侧柏胸径的生长速率均大于株高的生长速率,二者异速生长关系的坡向差异不明显(P0.05)。侧柏冠幅、胸径与株高异速关系在各坡向上的不同表现,反映了异质性生境中植物主要构件的投资权衡机制。     

树冠位置对香樟叶形态性状和异速生长关系的影响

为深入了解树冠位置对植物叶形态性状的影响,在常绿乔木香樟树冠上下2层和东南西北4个方位开展调查取样,系统分析了不同树冠位置间叶形态性状(叶长、叶宽、叶厚、叶柄长、叶柄直径和叶形指数)及其异速生长关系的差异性。结果表明,叶形态性状在不同树冠方位间均差异显著,但上下2层变化趋势不完全一致。在树冠上层,除叶形指数和叶炳长外,其余4个性状均表现为东侧最大。在树冠下层,除叶形指数外,其余5个性状指标均表现为东侧最小。在同一方位上,叶形态性状在上下2层间也存在一定差异,其中叶形指数多为下层高于上层,而其他形态性状多呈相反趋势。此外,树冠层次和方位的交互作用对叶片长、叶片厚、叶柄长和叶柄直径有显著影响。各层次和各方位叶形态性状间多为异速生长关系(即异速生长指数不等于1),且多无显著差异。在所有树冠层次和树冠方位,叶宽与叶厚、叶宽与叶炳长、叶长与叶厚及叶长与叶柄长之间均呈异速生长关系。可见,树冠位置对香樟叶形态性状的影响较大,但形态性状间的异速生长关系相对稳定,这是香樟叶形态性状表型可塑性和内在关系稳定性的重要体现。     

利用异速生长关系和地统计方法估算武夷山南麓毛竹林生物量

澄清毛竹(Phyllostachys edulis)生物量与胸径之间的异速生长关系及毛竹林生物量密度与叶面积指数之间的关系有助于准确估算毛竹林生物量。本文结合异速生长关系和地统计方法对中尺度毛竹林生物量进行估算。利用收获法在武夷山南麓毛竹林分布区砍伐103棵标准竹,并用冠层分析仪获取毛竹林叶面积指数,建立毛竹生物量与胸径、林分生物量密度与叶面积指数的异速生长关系;再利用地统计方法对黄坑镇毛竹林生物量的空间分布进行模拟。结果表明:武夷山南麓毛竹单株生物量与胸径之间存在明显的幂函数关系(R~2=0.585,P=0.002);毛竹林生物量密度与叶面积指数间也存在着显著的幂函数关系(R~2=0.525,P=0.002);利用建立的异速生长方程和地统计方法对黄坑镇毛竹林地上生物量的模拟结果表明,黄坑镇毛竹林平均地上生物量密度为53.49 t·hm~(-2),全镇毛竹林地上生物量约为0.62 Tg。     

不同海拔典型竹种枝叶大小异速生长关系

为了分析竹子枝-叶大小间的权衡关系,本研究对武夷山不同海拔典型竹种(毛竹、箬竹、肿节少穗竹、毛竿玉山竹和武夷山玉山竹)小枝的叶片总质量、茎质量、单叶质量和出叶强度等性状进行测定.结果表明: 随海拔升高,5个竹种间小枝上总叶质量与茎质量的异速生长指数呈显著下降趋势.竹种内,毛竹、箬竹和肿节少穗竹总叶质量与茎质量在不同海拔上均拥有共同异速生长指数(分别为0.94、0.85、0.84).毛竿玉山竹和武夷山玉山竹的叶茎质量也存在共同异速生长指数(0.79).除武夷山玉山竹外,竹子单叶质量与出叶强度之间均呈显著的负相关关系.5个竹种的单叶质量和出叶强度之间存在共同异速生长指数-1.12.总之,竹类植物的小枝总体上倾向于在低海拔环境中着生更多的叶片,而在高海拔生境下则投资更多的生物量到茎的构造上.尽管竹种间小枝的茎投资随海拔升高而增加,但其基于茎质量的出叶强度策略取决于叶片大小的构建而不是海拔生境差异.     

金丝猴长骨的异速生长研究

文章利用14副成年金丝猴骨架(包括滇金丝猴Rhinopithecus bieti;黔金丝猴R.brelichi)对其长骨与体重间的异速生长进行了分析研究。结果表明,在金丝猴的生长发育过程中,前肢的生长速度大于后肢。这种形态特征与金丝猴在运动过程中攀爬垂直支撑物相联系。从肢间指数和生长系数看,金丝猴的前后肢与其它灵长类相比较,相对于体重来说比较短。这是在树上攀缘过程中使重心更接近支撑攀物和使身体稳定的一种适应。对躯干长(STL),肱骨、桡骨、股骨和胫骨经多维变量分析说明了金丝猴的长骨与体重之间的关系,长骨的结构特征与狮尾狒(Theropithecus)、狒狒(Papio)、叶猴(Presbytis)、猕猴(Mcaaca)及长鼻猴(Nasalis)更为接近。在金丝猴的运动特征上,我们据此推测,它们有一部分时间在地上活动,但休息、睡觉、寻食及逃避敌害等时在树上。因此,在运动中,跳跃、臂摆荡和悬吊不是它们的主要运动方式。     

水氮耦合对辣木生长特性的影响

辣木(Moringa oleifera)具有重要的经济价值.土壤水分及氮素有效性对辣木生长具有显著影响.以辣木'PKM I'品种为研究材料,于华南农业大学资源环境学院生态学教学实验基地温室内进行盆栽试验,试验设置3个水分:分别为田间饱和持水量的40％(W1)、60％(W2)、80％(W3),以及4个氮水平:0 g ?株...     

植物生长抽梢期和气候因子对株高生长影响

利用西双版纳热带植物园的热带植物物候观测资料和气候资料,通过对热带植物株高生长偏差、生长抽梢期和气候因子的分析,探讨了三者的关系。结果表明,热带植物生长抽梢期变长不一定影响株高生长,而且与株高生长偏差的关系也小于气候因子与株高生长偏差的关系。同时,热带植物生长抽梢期对气候因子和株高生长偏差之间关系的贡献很小。因此,可以认为热带植物的生长期对植被生产力的促进作用较弱。     

林木分化对兴安落叶松异速生长方程和生物量分配的影响

林木因对资源竞争而产生分化,从而影响林木的异速生长方程和生物量分配,但其影响程度还不清楚。采用林木相对直径法将38株兴安落叶松(Larix gmelinii)样木在林分中的分化等级分为优势木、中等木和被压木,量化林木分化对林木异速生长方程和生物量分配的影响。结果显示:生物量组分异速生长方程多以胸径(DBH)为自变量为好,但以枝下高处的树干直径为自变量估测其枝、叶生物量时更精确。在一定的胸径范围内,同一胸径下不同林木分化等级的地下部分各组分生物量没有显著差异(P0.05),但优势木分配更多的生物量给枝和叶,中等木比优势木分配更多的生物量给树干,中等木比被压木分配更多的生物量给地上部分,而且被压木和中等木的树高显著高于优势木。除根茎生物量之外,不同林木分化等级的生物量组分(包括枝、叶、树干和根系)的相对分配比例无显著差异(P0.05),根冠比保持相对稳定。这些结果表明,主要由竞争而引起的林木分化改变了兴安落叶松地上生物量组分的异速生长和分配,但其相对分配格局较为保守。     

增温对入侵植物马缨丹生物量分配和异速生长的影响

气候变暖已是不争的事实。外来入侵植物随着温度升高有可能作出积极的响应,采取有效策略来扩大入侵范围,造成更大的危害。以世界性杂草马缨丹(Lantana camara)为研究对象,对不同温度处理下(22、26℃和30℃)的生长和分配特征及构型效应进行对比研究,并借助异速生长分析方法,对不同温度下马缨丹幼株各构件生长关系进行分析。结果表明:随着温度升高,马缨丹幼株减少了对地下生物量的分配,地上部分生物量投资的增加主要表现在对茎的投资上,并利用有限的叶生物量投资扩大叶面积,即在高度和广度两方面都增加了对光能的获取。这些响应有利于其同化作用的增强从而提高竞争力,表明温度增加会增强马缨丹的入侵力,这也是马缨丹在全球气候变暖背景下扩大其分布范围的有效策略。     

鲈鲤仔鱼的异速生长模式

采用实验生态学方法研究了鲈鲤(Percocypris pingi pingi)仔鱼(0～57日龄)的异速生长模式.结果显示:鲈鲤仔鱼全长由慢速生长到快速生长的转折点为25日龄;其多数外部器官均具有异速生长特点,头部和尾部的生长快于躯干部,均在22 ～ 27日龄出现生长拐点;眼径在14 ～ 15日龄较早出现生长拐点,促使眼睛充分发育,以提高早期仔鱼开口期摄食外源食物的能力;吻长在33～34日龄出现生长拐点,促进了口的充分发育,以适应不同的饵料环境;胸鳍、背鳍、尾鳍、臀鳍和腹鳍分别在13～14日龄、31～32日龄、32 ～33日龄、38 ～39日龄、43 ～ 44日龄出现生长拐点,除胸鳍和尾鳍外,其余各鳍的鳍条均在拐点处分化完全,即鲈鲤仔鱼的游泳能力已得到大幅提高.研究表明,鲈鲤仔鱼的异速生长模式,保证了各重要功能器官的充分发育,以适应多变的环境,有效地保障了其早期的生存,可为育苗生产和野生早期资源的保护提供技术支撑.     

提前钩梢对雷竹地上构件生物量分配及其异速生长的影响

为摸清提前钩梢对雷竹地上构件生物量积累与分配及其异速生长模式的影响,为雷竹林合理钩梢提供参考,调查了5月(提前钩梢)、6月(常规时间钩梢)钩梢和未钩梢雷竹林新竹当年(1年生立竹)和第2年(2年生立竹)秆、枝、叶生物量,分析了立竹地上构件生物量积累与分配特征及其异速生长。结果表明:钩梢使雷竹1年生立竹秆、枝、叶生物量显著下降,秆生物量分配比例显著升高,枝、叶生物量分配比例显著下降,枝、叶-总生物量异速生长指数显著增大,秆-总生物量异速生长指数显著减小,且常规时间钩梢立竹叶生物量及其分配比例和出叶强度均显著高于提前钩梢立竹。钩梢也导致雷竹2年生立竹秆、枝、叶生物量明显下降,但秆、枝、叶-总生物量异速生长指数均显著增大,常规时间钩梢立竹叶生物量仅略低于未钩梢立竹,且叶生物量分配比例及出叶强度均显著高于未钩梢和提前钩梢立竹。研究表明提前钩梢对雷竹叶生物量及其分配比例、出叶强度及异速生长均有明显的负面影响,不利于雷竹林光合能力的发挥,因此,雷竹林不宜提前钩梢。     

密度对尖头叶藜生物量分配格局及异速生长的影响

植物器官指示植物不同的功能,而植物器官生物量分配比例的变化表征了植物对资源获取能力的调整。在植物生长发育过程中,植物各器官呈一种明显的异速生长规律。利用异速生长分析方法,通过模拟不同密度(16、44.4、100、400株/m~2)下尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)的生长特性,研究密度对尖头叶藜器官生物量分配格局及异速生长的影响。结果表明,随密度增加,尖头叶藜地上和地下器官都存在不同程度的竞争:其中,根和主茎生物量分配增加,茎和地上生物量分配减少,而叶和繁殖生物量分配不随密度变化而变化。研究发现,尖头叶藜各器官间具有显著的异速生长关系:其中叶∶主茎、根∶地上部分、根∶茎、根∶主茎、繁殖器官∶地上部分及繁殖器官∶根生物量间的异速生长不随密度变化而变化,属于表观可塑性;而叶∶地上部分、叶∶根、叶∶茎、茎∶地上部分、主茎∶地上部分、繁殖器官∶茎、繁殖器官∶主茎生物量间具有极显著的异速生长关系,异速指数和个体大小显著受密度变化影响,属于真正可塑性,这表明密度能够影响尖头叶藜各器官的生长变化。尖头叶藜叶∶主茎、叶∶根及主茎∶地上部分生物量间的异速指数在D4-密度时与3/4差异不显著(P0.05),符合生态代谢理论,而在D1—D3密度时与3/4差异显著(P0.05),表明充分竞争的植株更符合代谢理论,而竞争不激烈的植株对资源的投入具有物种特异性。     

甘肃南部7种高寒杜鹃生物量分配的异速生长关系

生物量分配模式影响着植物个体生长和繁殖到整个群落的质量和能量流动等所有层次的功能, 揭示高寒灌丛的生物量分配模式不仅可以掌握植物的生活史策略, 而且对理解灌丛碳汇不确定性具有重要意义。该研究以甘肃南部高山-亚高山区的常绿灌丛——杜鹃(Rhododendron spp.)灌丛的7个典型种为对象, 采用全株收获法研究了不同物种个体水平上各器官生物量的分配比例和异速生长关系。结果表明: 7种高寒杜鹃根、茎、叶生物量的分配平均比例为35.57%、45.61%和18.83%, 各器官生物量分配比例的物种差异显著; 7种高寒杜鹃的叶与茎、叶与根、茎与根以及地上生物量与地下生物量之间既有异速生长关系, 也有等速生长关系, 异速生长指数不完全支持生态代谢理论和小个体等速生长理论的参考值; 各器官异速生长关系的物种差异显著。结合最优分配理论和异速生长理论能更好地解释陇南山地7种高寒杜鹃生物量的变异及适应机制。     

羊草种群地上部生物量与株高的分形关系

应用分形几何学（Ｆｒａｃｔａｌ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）的原理和方法对羊草（Ａｎｅｕｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ ｃｈｉ－ ｎｅｎｓｅ）种群地上部生物量与株高的关系进行了研究．结果表明．羊草种群的地上部生物量 与株高存在很好的静态分形关系,所得分形维数是对地上部生物量在各器官中积累规律 （生物量配比）的表征;羊草种群地上部生物量与株高的动态分形关系表明在整个生长季 内该种群地上部生物量的增长具有自相似性．是一个分形生长过程,增长规律为分形维数 值Ｄ;在此基础上建立了羊草种群的分形生长模式．认为成熟植株可以看作是其幼苗经生 长放大过程而得到的．     

种群密度对大果虫实形态特征与异速生长的影响

为揭示种群密度与植物形态特征、器官生物量间的异速生长关系,阐明植物在退化土地恢复过程中的适应策略,以大果虫实为材料,通过异速生长分析方法,研究种群密度对其形态特征、生物量分配与异速生长的影响。结果表明,种群密度对大果虫实的株型构建产生了显著地影响。随着密度增大,大果虫实株高呈减小趋势,其分枝数及分枝长度明显减小。大果虫实各器官生物量随密度增大而显著减小。随密度增大,茎和繁殖器官生物量分配呈减小趋势,根和叶片生物量分配呈增大趋势。这与最优化分配理论中水分、营养物质及光资源受限时的情况一致。密度对大果虫实株高:根生物量间异速生长具有显著影响,且对株高与器官生物量间异速指数和个体大小产生了极显著影响。密度对根:地上部分、叶片:根、繁殖器官:根生物量间的影响属于表观可塑性,而对根:茎、茎:地上部分、叶:其他器官及繁殖器官:其他器官生物量间的影响属于真正可塑性,说明密度改变了大果虫实的株型发育系统,并影响各器官间的异速生长,进而权衡器官生物量分配以完成生活史。     

太行山猕猴颅骨变量的异速生长研究

采用定点方法 ,对太行山猕猴 (Macacamulatta)颅骨的 3 2项变量进行了测量、统计和异速生长分析 ,结果表明 ,除颅骨最小宽和冠颞点间宽外 ,其余变量统计值雄性大于雌性 ;颅骨变量的生长存在性别间及部位间的差异。这些差异与雄性和雌性在社群中的不同地位和竞争压力以及取食习性有关。     

林龄和竞争对日本落叶松各组分生物量异速关系的影响

基于7-、17-、30-和40年生日本落叶松生物量测定数据,应用方差分析和多重比较分析了林龄和林分内树木竞争类型(优势木、平均木和被压木)对各组分生物量分配比例和异速关系的影响,构建了含林龄和树木竞争类型作为哑变量的生物量异速方程,为准确估算日本落叶松人工林生物量和碳储量提供依据。结果表明:(1)林龄显著影响生物量分配比例的异速关系。随林龄增加干生物量比例增大,枝叶生物量比例减小,根生物量逐渐稳定。加入林龄的干、枝和叶生物量方程显著改善。年龄效应在幼龄林阶段作用最显著,需单独构建生物量模型。(2)树木竞争类型对生物量分配的影响小于林龄。立地条件一致下,虽然相同胸径的优势木比劣势木积累更多的枝叶生物量和少的干生物量,但它们分配生物量到不同器官的比例和方式是基本相同的,林内竞争不会导致生物量分配规律由"异速关系理论"向"环境优先理论"转化。因此,常规采用平均木法估算各组分生物量是可行的。(3)在近成熟林分中不同竞争类型树木的根生物量分配比例均较为稳定,采用根茎比比值来估算根生物量是可行的。     

森林自然更新过程中地上氮贮量与生物量异速生长的关系

研究植物氮贮量与生物量(M)之间的异速生长关系对于开展生态系统碳收支和氮循环研究具有重要意义。目前大量对氮贮量与生物量关系的研究主要集中在个体水平,对于群落水平的氮贮量和生物量之间的异速生长关系,以及群落自然更新过程如何影响该关系仍有待深入研究。利用3种森林类型皆伐后20多年自然更新过程中氮贮量和生物量的数据,采用简化主轴回归方法(reduced major axis,RMA)对不同自然更新阶段的森林氮贮量和生物量之间的异速生长指数和常数进行比较。结果表明:在不同的更新阶段,3种森林类型的植物氮贮量和生物量之间的异速生长指数均接近于1.0(即N∝M0.91-1.07)。异速生长常数随更新时间的增加而逐渐降低,导致3种森林类型整体上氮贮量正比于生物量的0.85次幂。异速生长常数的降低可能是由于在更新过程中叶生物量占整体生物量的比例逐渐下降,导致其对N吸收的生态化学计量制约所造成。     

扎龙湿地不同生境芦苇分株的形态特征及生物量分配的异速关系

不同环境条件下的植物个体可以表现出形态特征的分异和物质分配的权衡与调整。采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地不同生境芦苇(Phragmites Australis)生殖株和营养株的形态特征以及生物量分配的异速关系。结果表明：在9月末,盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境芦苇分株的生长表现出较大的生态可塑性,株高和株重均以盐碱生境最小,水生生境最大,最大值与最小值的比值分别为1.3—3.3和1.8—5.1,分株生长在种群间的变异度高于种群内,与营养株相比,生殖株的变异度较低;分株的支持分配与生产分配的比值为1.8—4.2,生产分配以盐碱生境最高,以水生生境最低,而支持分配和生殖分配表现与生产分配相反的序位;生殖株的花序长和花序重与株高间呈直线函数形式增长,株高和株重低于种群平均值的20%和35%的分株不进行有性生殖;叶重、叶鞘和茎重以及分株重与株高间呈幂函数形式的异速生长关系。植物通过改变个体的形态特征以及调整构件间生物量分配适应不同环境,而受遗传因素控制的构件间生长关系却相对稳定。