底泥高磷浓度提高了喜旱莲子草的入侵性

植物通过改变自身的形态和生态生理特征对多变的环境因素做出响应,这种表型可塑性能增强外来物种的入侵能力。该文研究了入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)对底泥磷浓度、植株密度以及二者间交互作用的可塑性响应,探讨可塑性是否能使其获得更高的入侵能力。结果表明:低密度×底泥高磷浓度处理条件下的叶重、茎重、总重、叶数、分枝数和茎长等明显高于低、中磷浓度处理;高密度×底泥高磷浓度条件下的叶数、茎长和比茎长的值最大;植株的含磷量随底泥磷浓度的升高显著增加,说明喜旱莲子草响应底泥磷浓度变化时改变了自身的形态与生态生理性状。泥底含磷量对叶重比、叶数、茎长、茎磷含量、叶磷含量和植株总含磷量的影响都达到显著水平(p<0.05);植株密度对茎重、比茎长、叶磷含量和植株总磷含量的影响达到显著水平(p<0.05)。与入侵能力相关的叶重比、叶数、茎长在底泥高磷浓度处理中显著增加,说明底泥的高磷浓度增强了喜旱莲子草的入侵能力。     

表型可塑性与外来植物的成功入侵

生物入侵是导致生物多样性丧失的第二大因素,掌握入侵机制可提高外来入侵物种防控管理能力.表型可塑性被认为是外来植物成功入侵的重要机制之一,具有确定的遗传基础.近30年来表型可塑性的研究发展迅猛,野外调查与移植实验相结合,宏观生态与分子生态交叉等多种方法被用来探索外来植物成功入侵的表型可塑性机制.本文从表型可塑性概念、研究...     

竹类植物对异质生境的适应——表型可塑性

竹类植物是一类以木本为主的克隆植物,凭借表型可塑性的优势,对异质生境具有很强适应能力。然而,目前对竹类植物表型可塑性的实现方式及其异质生境适应对策未见系统总结,从而在一定程度上限制了竹类生态学的发展。从形态可塑性、选择性放置、克隆整合和克隆分工等4个方面对竹类植物的表型可塑性研究进行分析和梳理,结果表明:竹类植物在异质生境中具有明显的表型可塑反应,主要采用形态可塑性、选择性放置和克隆整合来适应异质生境,而克隆分工的普遍性仍有待验证;目前侧重于研究构件形态和生物量分配格局,而很少深入探讨形态、生理和行为等可塑性机理。今后竹类植物表型可塑性研究重点在于:1)克隆整合的格局与机理;2)克隆整合对生态系统的影响;3)克隆分工的形成及其与环境关系;4)表型可塑性的等级性及环境影响;5)不同克隆构型的表型可塑性特征及其内在机制。     

四种菊科植物开花期构件生物量及表型可塑性比较

本文对粤东地区菊科2种入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)、加拿大蓬(Conyza canadensis)以及2种本土植物宽叶鼠曲草(Gnaphalium adnatum)、夜香牛(Vernonia cinerea)3种生境下的构件生物量、生物量分配及变异趋势进行了研究,对株高与各构件之间的关系建立了定量化描述模型,以揭示4种菊科植物在不同小生境中各构件的变异大小及生殖分配策略;对4种植物繁殖与营养构件之间的关系进行相关性、回归分析和生长趋势分析,以确定入侵种是否存在较高的表型可塑性。结果表明:三叶鬼针草在贫瘠、干燥的生境中,茎生物量分配显著增大,叶和花序生物量分配有减小的趋势;加拿大蓬在肥沃、潮湿的生境中其茎、叶、花序及总生物量显著大于其他2个生境(P0.01);宽叶鼠曲草和夜香牛在肥力较差、干燥的环境中,根生物量分配增大,茎和花序生物量分配有减小的趋势;三叶鬼针草、加拿大蓬和夜香牛各构件生物量的变异系数宽叶鼠曲草;相关性检验和生长趋势分析显示,三叶鬼针草、加拿大蓬和夜香牛繁殖与营养构件之间为异速生长。因此,三叶鬼针草、加拿大蓬和夜香牛具有较高的表型可塑性,以增强对多样环境的耐受性和适应性。     

葡匐茎草本蛇莓对基质分条件的克隆可塑性

为了研究葡匐茎草本植物对基质养分供应水平的克隆可塑性,在一栽培实验中葡茎草本植物蛇莓（Ｄｕｃｈｅｓｎｅａ ｉｎｄｉｃａ Ｆｏｃｋｅ）经历了高、中、低养分（Ｎ,Ｐ,Ｋ）水平的环境处理。实验表明,蛇莓植株生物量在较高养分条件下较高养冠比在低养分条件下最大,高欠之,中养分量小;对铺匐茎的生物量投资在中养分条件下最大;对叶柄的生物量投资没有对养分处理发生反应。蛇莓植株在人工养分下比在高养分和中分条件下形成     

蛇莓克隆构型对光照强度的可塑性反应

克隆植物构型的可塑性反应可能是它在资源斑块性状分布的环境中获取资源对策的重要方面,因而可能具有重要的生态学意义。在一田间实验中,匍匐茎草本蛇毒（Duchesnea indica Focke）经历了不同相对光照强度的处理,以研究光照强度对蛇莓克隆构型的影响。结果表明：随着相对光照强度的增加,间隔子的长度逐渐降低,分枝角度、分枝强度和分株密度呈二次曲线变化。结合植物对环境异质性的利用对策,对的揭示的蛇莓克隆构型可塑性进行了讨论。     

匍匐茎草本金戴戴对盐分梯度的表型可塑性

研究了匍匐茎型克隆草本金戴戴(Halerpestes ruthenica) 4种基株（基因型）对不同盐分处理（0,85.5, 171.0, 256.5和342.0 mM NaCl）的表型可塑性。随着盐分浓度的增加,实验植物与生长相关的性状指标 (如植株干重、总叶面积、分株数和总匍匐茎长度) 显著减小。植株干重、总叶面积和总匍匐茎长度具有显著的基株间差异。实验植物与形态相关的性状指标 (如平均叶柄长和根冠比) 对盐分梯度具有可塑性并具有显著的基株间差异;而其它形态指标 (如平均节间长、比节间长和比叶柄长)     

沙米表型可塑性对土壤养分、水分和种群密度变化的响应

研究了土壤营养、土壤水分和种群密度等环境因素对沙米表型可塑性的影响．结果表明：土壤营养、土壤水分和种群密度对沙米的形态特性和生物量具有显著影响;随着土壤营养的增加,沙米的根冠比从0．135减小到0．073,但与土壤水分和种群密度无显著相关关系．对土壤营养和土壤水分变化响应的沙米繁殖分配可塑性是“真正的可塑性”;沙米繁殖分配与土壤营养呈负相关,与土壤水分呈正相关;在高土壤营养或低土壤水分条件下,沙米的繁殖分配随个体大小变化的速率较大;种群密度对沙米的繁殖分配无影响,其繁殖分配主要受个体大小的制约．在3个环境因素中,土壤营养对沙米形态特性和生物量特性的可塑性影响最大．     

匍匐茎草本金戴戴对盐分梯度的表型可塑性

 研究了匍匐茎型克隆草本金戴戴(Halerpestes ruthenica) 4种基株（基因型）对不同盐分处理（0,85.5, 171.0, 256.5和342.0 mM NaCl）的表型可塑性。随着盐分浓度的增加,实验植物与生长相关的性状指标 (如植株干重、总叶面积、分株数和总匍匐茎长度) 显著减小。植株干重、总叶面积和总匍匐茎长度具有显著的基株间差异。实验植物与形态相关的性状指标 (如平均叶柄长和根冠比) 对盐分梯度具有可塑性并具有显著的基株间差异;而其它形态指标 (如平均节间长、比节间长和比叶柄长)     

土壤水分条件对克隆植物互花米草表型可塑性的影响

在互花米草草滩挖掘沙蚕是海岸带常见的行为,会造成土壤结构松散,蓄水能力下降,局部土壤水分含量低.能否利用这些条件,降低互花米草种群的入侵性,并进而对互花米草的控制提供对策是一个重要的生态学命题.为此,实验模拟3种不同土壤蓄水条件,并测定互花米草在该条件下的形态与存活指标、克隆特征参数及生物量积累与分配格局.结果表明:土壤水分条件对互花米草的叶长和根状茎生物量均没有显著影响(p> 0.05);而其株高、分枝强度、克隆存活数、克隆存活率及地上生物量在各土壤水分条件间差异显著(p< 0.05);在低水分条件下,互花米草的芽数、基茎粗、地上生物量比和叶生物量比均显著低于其他两组处理(p< 0.05),地下生物量比则显著高于其他两组处理(p< 0.05);在中等水分条件下,互花米草的根状茎长、根状茎节数、地下生物量和茎生物量比与其他两组处理差异不显著(p> 0.05),而在其他两组处理间差异显著(p< 0.05);在高水分条件下,总生物量、茎生物量和根生物量显著高于其他两组处理(p< 0.05),根状茎生物量比则显著低于其他两组处理(p< 0.05),而这些指标在其他两组处理间均差异不显著(p> 0.05).由此推断,土壤水分条件适中有利于互花米草的生长扩张以占领有利的资源环境,而土壤水分条件低则抑制互花米草的生长繁殖,影响其种群延续.     

Morphological plasticity following species-specific recognition and competition in two perennial grasses

Morphological characteristics and biomass allocation of two perennial grasses, Pseudoroegneria spicata (Pursh) A. Löve ssp. spicata (bluebunch wheatgrass) and Agropyron desertorum (Fisch. ex Link) Schult. (crested wheatgrass), were compared under different competition and nutrient treatments. The competitive responses of two plants grown in containers under field conditions were assessed in monocultures and mixtures in two experiments using different scales of nutrient application. In the Small-Scale Experiment, a localized fertilization was applied in the rooting zone between two plants; in the Large-Scale Experiment the entire container was supplied with nutrients. Agropyron responded more vigorously to fertilization than did Pseudoroegneria, but based on the relative performance of Agropyron in monoculture and mixture, it was not superior to Pseudoroegneria in resource competition. Pseudoroegneria was apparently able to recognize neighboring plants as either conspecifics or individuals of the other species. The responses included changes in shoot architecture, root morphology, and allocation between roots and shoots. Agropyron generally did not exhibit such morphological flexibility. In field plot plantings of 4-yr-old tussocks similar shoot differences were seen in Pseudoroegneria. There was, however, no indication of superior resource competition for Agropyron. Thus, any early advantage of Agropyron in vigorous growth of young plants in response to nutrients was apparently lost by the time the plants had reached this stage of development. Morphological and allocation flexibility of Pseudoroegneria may have compensated for slower, less vigorous growth. If species-specific recognition and morphological plasticity are common in nature, this complicates our attempts to understand mechanisms of competition.     

克隆和有性亲体效应及其调控机制

植物表型受自身基因型、所处环境及其亲体所经历环境的共同影响;其中,亲体环境对子代表型的影响被称为亲体效应。亲体效应不仅可通过有性繁殖产生的种子传递给后代(即有性亲体效应),也可以通过克隆生长等无性繁殖产生的分株传递给后代(即克隆亲体效应)。亲体效应对植物种群,特别是对有性繁殖受限、缺乏遗传变异的克隆植物种群的长期进化可能发挥着极其重要的作用,因此,对亲体效应研究进展的梳理非常必要。对克隆亲体效应和有性亲体效应的内涵进行了阐释,并论述了克隆和有性亲体效应对子代表型、适合度、种内/种间竞争能力以及种群/群落结构和功能的潜在影响;阐述了亲体效应的潜在调控机制,包括供给机制、代谢物质调控机制、表观遗传机制等;论述了克隆亲体效应在克隆植物适应进化中的作用。未来可以就克隆亲体效应的遗传稳定性及其对克隆生活史性状变异的贡献程度,以及克隆和有性亲体效应引起的表型多样性对种内/种间关系、种群/群落多样性及生态系统结构、功能和稳定性的影响开展深入研究。     

匍匐茎草本蛇莓克隆构型对土壤水分的可塑性反应

克隆植物构型的可塑性有可能促进它对斑块性分布土壤水分资源的利用,因而可能具有生态学意义.在田间实验中,匍匐茎草本蛇莓(Duchesnea indica Focke)经历了不同土壤水分水平(土壤最大含水量的40%、60%、80%、100%等)处理,以研究土壤水分对蛇莓克隆构型的影响.结果表明:间隔子长度、分株密度、分枝角度和分枝强度呈二次曲线变化,土壤含水为最大含水量的80%的生境为最适.在不同土壤水分水平生境中,蛇莓克隆构型相关特征的可塑性变化可用动态Logistic模型进行模拟和预测,拟合效果较好.结合植物对环境异质性的利用对策,对所揭示的蛇莓克隆构型可塑性进行了讨论.     

林缘和荒草坡不同草本层盖度小生境中积雪草的等级可塑性

为研究克隆植物在不同生境中对小生境的利用能力和对不同尺度异质性生境的等级可塑性及其格局差异,比较了林缘和荒草坡不同草本层盖度小生境中积雪草(Centella asiatica)分株种群、克隆片段和叶水平的形态和生理特征。在分株种群水平,林缘和荒草坡积雪草被测的分株种群特征差异均不显著,不同草本层盖度小生境间积雪草根冠比差异显著,即在盖度小的小生境中其根冠比显著大于盖度大的小生境。在克隆片段水平,林缘和荒草坡生境显著影响积雪草的根干重、花果干重、一级匍匐茎节间长和总匍匐茎节间长,而不同草本层盖度小生境则显著影响花果干重、根冠比、一级匍匐茎数、二级匍匐茎节间长和总匍匐茎节间长。荒草坡积雪草拥有更大的根干重和花果干重,但一级匍匐茎节间长和总匍匐茎节间长较短。草本层盖度小的小生境中积雪草的根冠比和一级匍匐茎数显著高于盖度大的小生境,而花果干重、二级匍匐茎节间长和总匍匐茎节间长则相反。在叶水平,荒草坡和草本层盖度大的小生境中,积雪草的叶片长、叶片宽和叶面积都较大,而草本层盖度大的小生境中积雪草叶柄长和比叶柄长都显著大于盖度小的小生境;林缘和荒草坡生境与不同草本层盖度小生境对4个叶绿素指标影响均不显著,林缘和荒草坡生境与不同草本层盖度小生境的交互作用对所有测量特征均无显著影响。上述结果表明,积雪草对不同生境和有草本层盖度差异的小生境的反应存在等级可塑性,但是二者的等级差异格局不同;等级反应格局的差异反映出积雪草对不同生境条件有不同的生态适应对策,且对生境小尺度异质性的可塑性强于对大尺度异质性的可塑性。     

克隆植物对异质生境的适应对策研究进展

生境异质性是自然生态系统的基本特征,植物生长的必需资源和环境胁迫因子均存在着复杂的时间和空间异质性。克隆植物是指在自然条件下具有克隆特性的植物,即可通过与母株相连的芽、根茎、分蘖或枝条等繁殖体产生无性繁殖的植物,这些繁殖体一旦定居便可成为潜在的独立个体。克隆植物具有独特的生境适应策略(如形态可塑性、克隆整合、克隆分工、觅食行为、风险分摊等),面对异质性的生境条件,它可以通过调整自身的生理和形态结构来适应异质生境。目前,对于克隆植物在异质生境适应行为的研究已有很多报道,然而系统性的归纳和总结尚有欠缺。综述了克隆植物在不同资源异质生境(光照、养分、水分)和不同胁迫生境(盐碱胁迫、风沙胁迫、重金属胁迫)下独特的适应对策。最后,针对克隆植物对异质生境的适应对策,进行了总结并对未来的重点研究方向提出建议：(1)时间异质性尺度上的考量;(2)异质性生境中生物因子的调控作用;(3)克隆植物入侵机制;(4)克隆植物在生态修复中的应用潜力。     

The effects of mechanical stress and spectral shading on the growth and allocation of ten genotypes of a stoloniferous plant

BACKGROUND AND AIMS: Because plants protect each other from wind, stand density affects both the light climate and the amount of mechanical stress experienced by plants. But the potential interactive effects of mechanical stress and canopy shading on plant growth have rarely been investigated and never in stoloniferous plants which, due to their creeping growth form, can be expected to respond differently to these factors than erect plants. METHODS: Plants of ten genotypes of the stoloniferous species Potentilla reptans were subjected to two levels of mechanical stress (0 or 40 daily flexures) and two levels of spectral shading (15 % of daylight with a red:far red ratio of 0.3 vs. 50 % daylight and a red:far red ratio of 1.2). KEY RESULTS: Mechanically stressed plants produced more leaves with shorter more flexible petioles, more roots, and more but less massive stolons. Responses to spectral shading were mostly in the opposite direction to thigmomorphogenesis, including the production of thinner, taller petioles made of more rigid tissue. The degree of thigmomorphogenesis was either independent of light climate or stimulated by spectral shading. At the genotypic level there were no clear correlations between responses to shade and mechanical stress. CONCLUSIONS: These results suggest that in stoloniferous plants mechanical stress results in clones with a more compact, shorter shoot structure and more roots. This response does not appear to be suppressed by canopy shading, which suggests that wind shielding (reduced mechanical stress) by neighbours in dense vegetation serves as a cue that induces shade avoidance responses such as increased petiole elongation.