Response of resource allocation of Saussurea leontodontoides during its fruiting stage to the elevation

植物资源分配是目前植物生态学研究的热点问题, 主要集中在性分配和繁殖分配两个方面。该研究以分布在青藏高原的狮牙草状风毛菊(Saussurea leontodontoides)作为研究材料, 研究了6个海拔高度上果期植株的繁殖特征及资源分配的差异, 并用异速模型分析了繁殖性状及资源分配与个体大小的关系。结果显示: 1)狮牙草状风毛菊的个体大小、繁殖器官生物量、营养器官生物量、种子数和营养分配均与海拔存在极显著负相关关系, 百粒质量和繁殖分配与海拔存在极显著正相关关系。2)在不同海拔高度下, 百粒质量、种子数、繁殖器官生物量及营养分配与植株个体大小呈正相关关系; 繁殖分配与植株个体大小呈负相关关系; 而营养器官生物量与植株个体大小呈极显著正相关关系。这表明海拔和个体大小对狮牙草状风毛菊的繁殖对策有不同程度的影响, 狮牙草状风毛菊通过增加繁殖部分的生物量和百粒质量来适应高海拔的胁迫环境。     

川西风毛菊果期资源分配对海拔的响应

以分布于青藏高原东缘的川西风毛菊为试验材料,研究了其不同海拔高度16个居群的果期资源分配。结果显示:1)随着海拔的升高,个体大小、繁殖器官生物量、营养器官生物量、根系质量、茎叶质量以及每株植物种子总数量均不断减小,但种子百粒重不断增加;2)繁殖分配和根系分配与海拔呈正相关关系,营养分配和茎叶分配与海拔呈负相关关系;3)果期繁殖分配和营养分配、根系分配和茎叶分配以及种子数量与百粒重之间均存在资源分配上的权衡。研究结论:1)海拔作为外界因子对川西风毛菊果期各生物量及资源分配有显著的影响;2)随着海拔的升高,川西风毛菊通过增加繁殖分配,根系分配以及种子百粒重来适应胁迫环境,提高自身的适合度。     

小花风毛菊的性器官在青藏高原的海拔变异

 小花风毛菊(Saussurea parviflora)是菊科风毛菊属的一种多年生草本植物,是该属在青藏高原东缘的一个优势种。该文研究了小花风毛菊11个居群性器官的变异与11个海拔高度(2 100～3 500 m)之间的相关性,以及花丝、花药长和花柱、花柱分枝长与花粉数之间的相关性;探讨了小花风毛菊的性器官是如何随海拔高度发生变异,如何与胁迫环境相适应,实现交配成功,提高繁殖成功率,使其成为该属植物“现代 分布中心"的优势种。结果表明：1)花丝、花药长与海拔高度呈极显著的正相关关系(p<0.01);2)花粉数与海拔高度呈极显著的负相关关系(p<0.01);3)花柱、花柱分枝长及花柱分枝长和雌蕊长的比与海拔高度呈极显著的正相关关系(p<0.01);4)花柱、花柱分枝长和花丝长与花粉数呈显著的负相关关系(p<0.05);5)种子的成熟率与海拔高度呈显著的正相关关系(p<0.05)。说明小花风毛菊种内性器官在特定的生存环境下发生了变异,特别是在花粉数随海拔的升高明显减少以及昆虫的多样性、丰富性和活动性明显降低的情况下,它能够通过花柱分枝长度的变异来提高柱头对传粉昆虫的感受性,能通过种子成熟率的提高来保证高海拔数目显著减少的种子的成功发育,进而在一定程度上导致了该物种繁殖成功率的上升,使它成为青藏高原这一胁迫环境中的优势种。     

青藏高原3种风毛菊属植物的繁殖分配与海拔高度的相关性

对产于青藏高原东缘的风毛菊属植物柳叶菜风毛菊(Saussurea epilobioides)、尖苞风毛菊(S. subulisquama)和钝苞雪莲(S. nigrescens)的30个居群的繁殖分配及其与海拔间的相关性进行了初步研究。通过采样调查法和烘干重量法, 检测了不同海拔3种风毛菊属植物的繁殖分配。结果显示: 1)海拔与植株个体大小呈负相关关系; 2)海拔与繁殖分配呈正相关关系, 将个体大小作为协变量, 去除其影响, 海拔与繁殖分配仍呈正相关关系; 3)个体大小与繁殖分配呈负相关关系, 将海拔作为协变量, 去除其影响, 个体大小和繁殖分配的相关性消失。研究表明, 海拔作为外界因子对繁殖分配有显著的影响, 这种影响不依赖于植物的内部因素(如个体大小的差异)。     

海拔对青藏高原东部毛茛科植物繁殖特征和资源分配的影响

通过野外采样对青藏高原东部高寒草甸上两个海拔间3种常见毛茛科植物条裂银莲花(Anemone trullifo-liavar.linearis)、粗距翠雀花(Delphinium pachycentrumHemsl.)和钝裂银莲花(Anemone obtusiloba)的繁殖性状和资源分配进行了研究,并对植物在极端环境下采取的繁殖策略及繁殖模式进行了探讨.结果显示:(1)3个物种的株高都随着海拔的升高而降低;同一物种的花大小在不同海拔间均无显著差异;条裂银莲花单个种子重随海拔的升高而增加,但虫食数/株、结籽率和种子数/株均随着海拔的升高而减少;钝裂银莲花的繁殖分配、虫食数/株、种子数/株和单个种子重均随着海拔的升高而减小.(2)不同海拔条裂银莲花的个体大小与单花重、雄蕊重、虫食数/株均呈显著正相关,且回归斜率在海拔间有显著差异.粗距翠雀花花期的雄蕊重与个体大小呈显著正相关,但这种异速关系不受海拔和个体大小的影响;钝裂银莲花的个体大小与花期的所有繁殖特征以及果期的种子重/果实均呈显著正相关,不同海拔间个体大小与种子重/果实的斜率差异显著,且与花期各繁殖性状异速关系的截距差异显著.研究表明海拔对植物的个体大小以及种群间的繁殖对策和繁殖成功率有着重要的影响.     

紫翅猪毛菜、钠猪毛菜不同个体大小繁殖分配差异及随海拔的变化

以新疆准噶尔盆地藜科猪毛菜属植物紫翅猪毛菜(Salsola affinis C.A.Mey)、钠猪毛菜(Salsola nitraria Pall)为研究对象,用繁殖分配比例的方法对比分析了两种猪毛菜不同海拔同一种群内不同个体大小繁殖分配的特点,并用异速生长模型分析了不同海拔繁殖生物量与营养生物量之间分配与个体大小的依赖关系。结果发现:1)不同海拔繁殖生物量(R)与营养生物量(V)呈不同程度的异速生长。紫翅猪毛菜随海拔的升高R-V的异速生长斜率显著升高,截距随海拔的升高没有显著增加;而钠猪毛菜的斜率随海拔升高显著降低,截距则显著升高。2)紫翅猪毛菜在较低海拔个体大小与繁殖分配呈负相关,在较高海拔呈正相关;钠猪毛菜在较低海拔个体大小与繁殖分配呈正相关,在较高海拔呈负相关;两种猪毛菜繁殖分配的适应对策相反。3)将同一种群个体大小分成大、中、小3种类型,多重比较发现紫翅猪毛菜在较低海拔,中小个体的繁殖分配显著高于大个体的繁殖分配;在较高海拔,大个体的繁殖分配显著高于中小个体的繁殖分配。钠猪毛菜在较低海拔,大个体的繁殖分配显著高于中、小个体的繁殖分配;在较高海拔,小个体的繁殖分配显著高于大、中个体的繁殖分配。综合分析认为:两个物种随海拔变化产生不同的繁殖分配策略,除遗传效应外,环境和个体大小对钠猪毛菜繁殖分配的变化均产生重要影响,而紫翅猪毛菜繁殖分配的变化主要由海拔差异导致。由于微生境对同一种群的个体大小产生影响,进而产生不同的繁殖分配模式,所以在干旱区更应重视个体大小对繁殖分配的影响。     

川西风毛菊花期资源分配随海拔的变化

以分布于青藏高原东缘的川西风毛菊(Saussurea dzeure)为试验材料, 研究了其位于不同海拔高度的16个种群的花期资源分配。结果显示: 1)花期植物个体大小、头状花序数量、繁殖器官及营养器官生物量、花瓣质量、雌蕊及雄蕊群质量均与海拔呈负相关关系, 每个头状花序质量与海拔呈正相关关系; 2)繁殖分配和雄性分配与海拔呈正相关关系, 营养分配和雌性分配与海拔呈负相关关系; 3)花期头状花序的数量和大小、繁殖分配和营养分配以及雄性分配和雌性分配之间均存在资源分配上的权衡。由此推论: 1)海拔作为外界因子对川西风毛菊花期各生物量及资源分配有显著的影响; 2)在资源有限的情况下, 川西风毛菊权衡对各结构的资源投入, 通过增加繁殖分配和雄性分配来适应胁迫环境, 提高繁殖的成功率。     

羌塘雪兔子繁殖特征及资源分配的海拔差异

植物种群的生殖特性和资源配置策略是植物生活史研究的重要内容之一,对于理解和预测植被结构和全球变化过程中的适应策略至关重要。该文以青藏高原特有风毛菊属植物羌塘雪兔子(Saussurea wellbyi)为试验材料,分析6个海拔梯度18个居群的花期繁殖特征的变化,并用异速生长模型分析资源投入及资源分配的个体大小依赖关系。结果显示:(1)个体大小、繁殖器官生物量、营养器官生物量、管状小花数目、雄蕊重量、花药长度及花粉数与海拔高度呈负相关(P<0.05),管状小花重量、雌蕊重量、花丝长度及花柱长度与海拔高度呈正相关(P<0.01);(2)营养分配与海拔高度呈负相关(P<0.01),繁殖分配与海拔高度呈正相关(P<0.01);(3)管状小花的数量与重量(P<0.05)、雌蕊重量与雄蕊重量(P<0.01)、花丝长度与花药长度(P<0.01)、花丝长度与花粉数(P<0.01)之间均存在权衡关系;(4)资源投入及资源分配在不同海拔间与个体大小都呈显著正相关(P<0.05),且截距在海拔间差异极显著(P<0.01)。综合分析认为:羌塘雪兔子在不同海拔下的繁殖特征以及大小依赖的资源投入和资源分配模式是羌塘雪兔子与其所处的高山环境长期适应和进化的结果。     

青藏高原不同海拔地7种风毛菊属植物叶片解剖结构的研究

对青藏高原东缘海拔2 100～4 200 m处生长的7种风毛菊属植物共29个居群的叶结构进行了显微观察,分析探讨7种植物叶解剖结构与自然环境的相互关系。结果发现：7种植物均为异面叶,表皮细胞单层,角质层厚;叶肉栅栏组织、海绵组织和叶片的总厚度均随海拔升高而增大,并普遍形成发达的通气组织。表明了7种植物的叶片既具有中生植物又兼有旱生和湿生植物的部分结构特征,这些现象说明了这些特征是这7种植物对高寒地区低氧、低温、强辐射等自然条件长期适应的结果。     

青藏高原东缘星状风毛菊生殖分配对海拔的响应

通过采样调查法和烘干称量法, 检测了青藏高原东缘不同海拔20个居群星状风毛菊(Saussurea stella)的花部特征, 研究其花部特征对海拔及个体大小的响应。结果表明: 1)繁殖分配是依赖个体大小的, 个体越大, 繁殖分配越小; 2)花期繁殖器官和营养器官的生物量、头状花序的数量及大小、雌雄功能以及雄性内部花丝与花粉之间均存在资源分配上的权衡; 3)星状风毛菊通过花部特征的变异响应海拔的变化。研究发现, 星状风毛菊通过花部特征的变异, 特别是花柱和花丝的伸长及投入更多资源于吸引结构花瓣, 以此来补偿该种在高海拔地区因传粉者减少、活动频率降低和花粉数减少等因素对传粉带来的影响, 使其能够在高海拔的胁迫环境下有效地传粉, 完成有性繁殖。     

青藏高原东缘禾叶风毛菊的繁殖分配与海拔的相关性

通过采样调查法和烘干称重法,对分布在青藏高原东缘不同海拔高度的禾叶风毛菊的繁殖分配的特征进行研究。结果表明：（1）随着海拔的升高,禾叶风毛菊的个体大小、营养器官生物量、繁殖器官生物量、个体管状小花数目、雄蕊质量均与海拔呈负相关关系（P<0.01）;繁殖分配、管状小花生物量、雌蕊质量均与海拔呈正相关关系（P<0.01）;（2）繁殖分配是依赖个体大小的,个体越大,繁殖分配越小（P<0.01）;（3）禾叶风毛菊个体管状小花的数目及重量（P<0.05）、雌雄蕊重量（P<0.05）之间存在权衡关系。由此推论：（1）海拔作为外界因子对禾叶风毛菊花期各生物量及繁殖分配有显著的影响,但海拔并不是影响禾叶风毛菊繁殖分配唯一生态因子,植株个体大小也与其繁殖分配策略密切相关;（2）禾叶风毛菊的垂直分布的特征很有可能就是海拔通过影响植株个体大小变化来完成的。     

植物光合产物分配及其影响因子研究进展

植物光合产物分配受环境因子和生物因子的共同影响。为增进对植物对全球变化响应的理解, 从植物个体水平与群落/生态系统水平综述了植物光合产物分配的影响因子与影响机理的最新研究进展。植物个体在光照增强及受水分和养分胁迫时, 会将光合产物更多地分配到根系; CO₂浓度升高对植物光合产物分配的影响受土壤氮素的制约, 植物受氮素胁迫时, CO₂浓度升高会促进光合产物更多地分配到根系; 反之, 对植物光合产物分配没有影响。植物群落/生态系统的光合产物分配对环境因子的响应不敏感; 光合产物向根系的分配比例随其生长阶段逐渐降低。功能平衡假说、源汇关系假说和相关生长关系假说分别从环境因子、个体发育和环境因子与个体发育协同作用方面阐述了植物光合产物分配的影响机理。在此基础上,指出了未来拟重点加强的研究方向: 1)生态系统尺度的光合产物向呼吸部分的分配研究; 2)地下净初级生产力(belowground net primary productivity, BNPP)研究; 3)温室和野外条件下及幼苗和成熟林光合产物分配对环境因子响应的比较研究; 4)生态系统尺度的多因子控制试验; 5)整合环境因子和个体发育对植物光合产物分配格局的影响研究。     

Ecology, life history and resource allocation in the ant, Leptothorax nylanderi

We aimed at identifying the causal basis of previously shown interrelations between demographic and genetic colony structure, ecological factors and split sex ratios in the ant, Leptothorax nylanderi. Colony-level variation in sex allocation was only partly explained by annual fluctuations during eight study years and by resource availability as indicated by sexual production of colonies. Allocation ratios were highly male-biased in dense populations with ephemeral nest sites and high frequencies of colonies containing several unrelated matrilines. Field observations and experimental manipulations showed that nest site limitation leads to such heterogeneous colonies. Laboratory experiments demonstrated that genetic heterogeneity directly causes male-biased investment, although relatedness asymmetry is not influenced by invasion of unrelated queens. The influence of genetic composition on allocation strategies might either be explained by negative feedback mechanisms connected with habitat saturation or by a lower efficiency of heterogeneous colonies. Our results thus demonstrate which factors other than variation in relatedness asymmetry can explain split sex ratios in ants. An empirical test of a model on reproductive allocation revealed on-going queen-worker conflict over colony growth and sexual reproduction. Workers controlled reproductive allocation, but queen-worker conflict ceased in large colonies with a high survival rate.     

雪莲的开花生物学特性及其生态适应意义

雪莲(Saussurea involucrata)是一种典型的高山草本植物, 同时也是我国重点保护的珍稀药用植物。该文对雪莲的开花生物学特性及其对高山环境的适应策略进行了观测与分析。主要结果如下: 雪莲不育花序单生于茎生叶的叶腋内, 可育复头状花序生长于茎顶端, 由26 ± 7个头状花序构成, 每个花序的小花数为137 ± 34个。复头状花序外侧为绿色至淡黄色半透明的茎生苞叶所包被, 开花过程中, 白天茎生苞叶内侧温度和湿度明显高于外侧的温度和湿度, 最大温差达7.2 ℃, 最大相对湿度差达54.2%, 可为苞叶内侧花序中小花的传粉和受精以及胚和种子的发育提供良好的微环境。不同年份间雪莲的开花物候差异不显著(p > 0.05), 群体花期为65-75天, 单株花期为45-55天, 盛花期持续时间约35天, 平均每株每天开花数为201个, 属于集中开花模式, 有利于吸引传粉者。单花开放持续时间为4-6天, 小花泌蜜持续时间为3天, 其泌蜜量与糖浓度于每天 12:00时达到最高值, 但随着开花的持续, 日泌蜜量逐渐增加, 而糖浓度逐渐减少。雪莲花期浓郁的气味、聚合成复头状的可育花序及其紫色小花与充足的泌蜜量, 增加了对传粉者的吸引力。雪莲开花过程中存在的雌雄异位、雄性先熟以及被动式花粉次级展现现象, 减少了自花授粉的可能性。自然条件下, 其头状花序的结籽数和结籽率分别为126.0 ± 10.5粒和91.7% ± 4.2%, 单株结籽数为3 326.4 ± 28.7, 表明雪莲在高山极端环境中能顺利地完成有性生殖过程。     

Patterns of resource allocation in the dioecious alpine herb Aciphylla simplicifolia (Apiaceae)

Abstract Patterns of reproductive and vegetative biomass allocation were compared in male and female plants of the alpine herb Aciphylla simplicifolia. Male and female plants had similar vegetative biomass but differed in the pattern of resource allocation. Inflorescences of males and females were similar in weight at the time of flowering, but differed in biomass allocation to some structures within the inflorescences, particularly those associated with ovule production and pollinator attraction (number and size of flowers). At the time of fruit production, female inflorescences were 2.6 times heavier than at flowering with developing fruit six times heavier than flowers. In addition to the increase in biomass allocated to structures associated with the provisioning and dissemination of seed, support structures (main and side stalks) were also heavier. As a result of this additional investment of resources at the time of fruit production, the reproductive effort (RE) of female plants was much higher than that of males: 37% of above ground biomass compared with 21% for males. Differences in RE did not change with plant size; however, allocation to reproduction appeared to be a constant proportion of biomass over nearly all plant sizes sampled. These results show that sex‐specific resource allocation can be a complex of temporal and morphological patterns.