蚂蚁与蚁运植物的互惠共生关系

蚁运植物（myrmecochore)即指种子靠蚂蚁携带散布的植物。在长期的协同进化中,蚂蚁与蚁运植物形成了互惠共生关系。由于蚁运植物种子上附生有蚂蚁喜食的油质体,蚂蚁取食油质体后,将种子丢弃在蚁巢附近,从而使植物得以扩散。蚁运植物广布全世界,但主要分布在澳大利亚和南非。蚂蚁主要搬运草本植物和部分灌木植物的种子。对蚂蚁与蚁运植物互惠共生关系的研究表明：蚂蚁的搬运有利于保护和传播植物种子;蚁巢有利于种子萌发,出苗和建群;蚂蚁的搬运是影响某些温带森林群落结构的重要因素之一;蚂蚁与蚁运植物互惠共生对自然群落的恢复有重要作用。     

地下结实植物白番红花的繁育系统与传粉生物学

地下结实是植物用来防御不利环境的一种策略, 研究地下结实植物的繁殖特性, 可以揭示它们的繁殖对策多样性, 对于探讨环境选择压力对其繁育系统及后代适合度的影响具有重要意义。白番红花(Crocus alatavicus)是一种分布在天山西部亚高山带、具地下芽和地下结实特性的早春短命植物。我们采用野外观测和统计分析方法, 对该物种的繁育系统与传粉生物学及其对亚高山环境的适应进行了研究。研究结果表明: 白番红花具有先花后叶的特性, 于4月上中旬始花, 呈爆发式开花式样; 花白色, 无花蜜无气味; 开花时, 下位子房位于地下, 花蕾在地上开放并随光照变化而开闭; 单花花期为6–9 d, 花萎蔫时花粉活性仍保持在75.39±5.69%, 柱头可授期为8 d。人工授粉实验结果显示, 该物种属于兼性异交繁育系统, 且具有自主自花授粉能力。白番红花属于泛化传粉系统, 鲁熊蜂 (Bombus lucorum)、老条蜂 (Anthophora senilis)和黄腹地花蜂 (Andrena capillosa)是有效传粉昆虫, 通过采食花粉进行传粉, 访花频率分别为0.50±0.27次•花–1•h–1、0.18±0.08次•花–1•h–1和0.13±0.05次•花–1•h–1。在天山西部亚高山早春环境中, 白番红花不仅利用其开花式样、泛化传粉系统及早春空白生态位来提高传粉效率, 而且通过自交亲和及主动自花授粉等繁育系统特征来弥补传粉昆虫少及访花频率低的不足, 从而保障繁殖成功。     

油质体在5种蚁播植物种子散布中的作用

蚁播植物种子上常附着有蚂蚁喜食的油质体,该物体可吸引蚂蚁取食或为蚂蚁提供钳着位点从而影响种子散布。为进一步揭示油质体在种子散布中的作用,在野外研究了4属5种典型蚁播植物包括小花宽瓣黄堇(Corydalis giraldii Fedde)、假刻叶紫堇(C.pseudoincisa C.Y.Wu)、白屈菜(Chelidonium majus L.)、紫花堇菜(Viola grypoceras A.Gray)和柔毛淫羊藿(Epimedium pubescens Maxim.)其相应的搬运蚂蚁即玉米毛蚁(Lasius alienus(Foerster))和尼特纳大头蚁(Pheidole nietneri Emery)对植物完整种子(SE)、去除油质体的种子(S)和粘有人工模拟油质体的种子(S+H)的搬运行为和搬运效率。结果显示,蚂蚁对相同植物3类种子的触碰和检查次数均无显著差异。蚂蚁对种子的尝试搬运次数除玉米毛蚁对小花宽瓣黄堇、假刻叶紫堇和白屈菜去除油质体的种子(S)显著高于完整种子(SE)和粘有人工模拟油质体的种子(S+H)外,其它的均无显著差异。玉米毛蚁对小花宽瓣黄堇、假刻叶紫堇、白屈菜和紫花堇菜以及尼特纳大头蚁对小花宽瓣黄堇、假刻叶紫堇和紫花堇菜完整种子(SE)的搬运效率显著高于粘有人工模拟油质体的种子(S+H)和去除油质体的种子(S),此外,玉米毛蚁对小花宽瓣黄堇粘有人工模拟油质体的种子(S+H)的搬运效率显著高于去除油质体的种子(S)。这说明玉米毛蚁在搬运小花宽瓣黄堇种子过程中油质体不仅起到吸引作用,而且起到钳着位点作用;玉米毛蚁在搬运假刻叶紫堇、白屈菜和紫花堇菜以及尼特纳大头蚁搬运小花宽瓣黄堇、假刻叶紫堇和紫花堇菜种子过程中油质体仅起到吸引作用。研究表明油质体可通过对蚂蚁起吸引作用,或同时起吸引和钳着位点的双重作用等影响种子散布,油质体的影响作用不但取决于植物种类,也与搬运蚂蚁的种类有关。     

蚂蚁觅食与搬运行为对阜平黄堇和小花黄堇种子散布的影响

蚂蚁是无脊椎动物中重要的种子传播者,蚂蚁散布影响植物种子的传播和扩散,进而会影响种苗的空间分布格局。在野外研究了蚂蚁觅食及搬运行为对阜平黄堇(Corydalis wilfordii Regel)和小花黄堇(C.racemosa(Thunb.)Pers.)种子散布的影响。结果显示,双针棱胸蚁和束胸平结蚁是两种植物种子的共同搬运者,前者行使群体募集,后者行使简单协作募集。在搬运阜平黄堇种子时,双针棱胸蚁在原地或搬运途中取食油质体后抛弃的种子约占种子总数的56%,而拖至蚁巢的种子约占种子总数的44%,平均搬运距离为(1.85±0.24)m,搬运效率为(43.8±7.5)粒/h;而束胸平结蚁将完整种子全部直接搬运至蚁巢,平均搬运距离为0.45 m,搬运效率为(7.3±2.2)粒/h。在搬运小花黄堇种子时,双针棱胸蚁和束胸平结蚁均将完整种子全部直接搬运至蚁巢,平均搬运距离分别为(6.27±4.40)m和(6.65±1.64)m,搬运效率分别为(34.2±6.5)粒/h和(10.6±3.2)粒/h。这说明行使群体募集的蚂蚁比行使简单协作募集的蚂蚁有较高的搬运效率,蚂蚁散布导致阜平黄堇和小花黄堇种子到达蚁巢的数量和搬运距离不同,而这种不同与相应搬运蚂蚁的觅食对策、搬运行为和种子特征有关。阜平黄堇种子比小花黄堇种子大,但阜平黄堇的油质体质量比小于小花黄堇的油质体质量比,讨论了种子特征对蚂蚁散布的影响。     

被子植物地下结实和地上/下两型结实的生态适应意义

地下结实和地上/下两型结实是被子植物两类独特的结实方式, 多发生在陆生和草本植物中, 主要生长在缺少水分或光照、土壤扰动频繁及环境波动较为剧烈的生境中。两种结实方式不仅是植物适应性进化的重要方面, 也是选择性进化的产物。其中, 地下结实对于植物在母株附近适宜微环境中保存后代、在极端环境下保持种子活力、逃避地面动物取食和火灾伤害以及延长果实发育时间等方面, 地上/下两型结实对于减少同胞子代及种群内竞争、维持和扩大种群以及提高物种的适应力和进化可塑性等方面, 都具有重要的生态适应意义, 是植物抵御不利生物与非生物环境的两类重要防御策略。但两种结实方式同时也存在着限制果实与种子扩散、影响基因传递与种群遗传结构、加大种群隔离以及提高繁殖代价等进化限制, 对物种的分布、种群增长、迁移、适合度和生活史进化等具有重要影响。目前, 地下和地上/下两型结实现象分别在大约24科57属和13科34属中进行了报道, 其中在菊科、十字花科、豆科和玄参科等类群中两种结实现象同时存在。从系统发育看, 地下结实在木兰分支、单子叶植物分支及双子叶植物分支中均存在, 而地上/下两型结实仅出现在单子叶植物分支和双子叶植物分支中, 在被子植物基部类群(ANITA类群)中两种结实方式均不存在。该文对植物地下和地上/下两型结实的类型、系统进化、繁殖特性和扩散对策进行了介绍, 并对其生态适应意义进行了总结, 以期为深入研究植物结实的进化策略提供参考。     

有籽果实和无籽果实

自然界中植物的结实情况和特性是多种多样的。有些植物开花后形成的果实含有种子(有籽果实),有些植物开花后形成的果实不含种子(无籽果实),有些植物既能形成有籽果实,又能形成无籽果实。有籽果实 (一)受精结实与有籽果实自然界中大多数植物要经过受精才能形成果实。受精后,胚珠发育为种子,子房发育为果实,如小麦、大豆、桃、杏等。有些植物,除子房外,花被、花托也参与果实的形成,如苹果、梨、瓜类等。 (二)无融合生殖与有籽果实     

食果鸟类对红楠种子的传播作用

肉质果植物通常依赖食果鸟类等取食果实后经消化道过程传播种子, 以完成种群的更新。红楠(Machilus thunbergii)是亚热带森林的代表性种类, 其果实具有依赖鸟类等动物取食后传播的特点。2012 年、2013 年在梅花山国家级自然保护区,研究了鸟类对红楠果实的取食及种子的传播作用。结果如下: 取食红楠种实的鸟类共计18 种, 其中整吞果实的鸟类12 种,啄取果肉的鸟类5 种, 啄食种子的鸟类1 种。整吞果实鸟类中4 种鹎科和2 种鸦科鸟类访问频次和取食量较大, 是主要的种子传播者。鸟类主要以呕吐方式传播种子。取食后初停栖点与母树距离及地面种子散布地点的分析结果表明, 鸟类可以远距离扩散种子。地面种实可被啮齿动物或蚁类再次捕食或搬运。研究表明, 红楠可以借助鸟类实现种子传播和种群更新。     

其它可利用食物对小花宽瓣黄堇(Corydalis giraldii Fedde)种子散布的影响

作为蚁播植物种子的重要传播者,蚂蚁不但取食种子上附着的油质体,也喜食其它富含蛋白质、脂类、糖和维生素等的食物,因此环境中其它可利用食物的存在可能会影响蚂蚁对种子的搬运进而影响种子散布,但目前对于这种影响是如何发生的仍不清楚。在野外研究了蚂蚁对小花宽瓣黄堇(Corydalis giraldii Fedde)种子、肉、蜂蜜、苹果、馒头等食物的趋性和偏好程度,以及添加食物后蚂蚁对种子的拜访频率和搬运效率,以揭示其它可利用食物如何影响蚂蚁觅食和取食偏好,进而影响小花宽瓣黄堇种子散布。结果显示,在所诱捕的8种蚂蚁中,玉米毛蚁(Lasius alienus(Foerster))和丝光蚁(Formica fusca Linnaeus)是小花宽瓣黄堇种子的主要搬运者,不同食物诱捕的玉米毛蚁数量无显著性差异(P0.05),但蜂蜜和苹果诱捕的丝光蚁数量均显著大于种子(P0.05)。玉米毛蚁和丝光蚁均为杂食性,在觅食中分别行使群体募集和简单协作性募集。在仅有种子的对照处理中,玉米毛蚁和丝光蚁对种子的拜访频率分别为(38.73±4.57)头和(30.8±2.87)头(40min,n=15),两种蚂蚁对种子的拜访频率差异不显著(P0.05);玉米毛蚁和丝光蚁搬运种子的效率分别为(33.87±4.22)粒和(16.27±3.35)粒(40min,n=15),玉米毛蚁的搬运效率显著高于丝光蚁(P0.05)。与对照相比,添加馒头、苹果和蜂蜜后丝光蚁对种子的拜访频率显著降低(P0.05),分别为(15.6±3.61)头、(9.07±1.4)头和(7.67±1.58)头(40min,n=15);添加苹果和蜂蜜后丝光蚁对种子的搬运效率显著降低(P0.05),分别为(3.47±1.17)粒和(2.87±0.9)粒(40min,n=15);添加不同食物后玉米毛蚁对种子的拜访频率和搬运效率均无显著变化(P0.05)。研究结果表明行使群体募集的玉米毛蚁比行使简单协作募集的丝光蚁有更高的种子搬运效率,添加食物后影响丝光蚁对种子的拜访频率和搬运效率,这说明其它可利用食物对小花宽瓣黄堇种子散布的影响与搬运蚂蚁的种类及其觅食的募集方式有关。研究结果可为进一步研究蚂蚁与植物(种子)间的互利共生关系及其影响因素提供资料。     

红火蚁对蚁运植物种子影响的研究概况

自然界中蚂蚁与蚁运植物的互惠关系是一种普遍的现象。蚁运植物种子的油质体是两者发生联系的纽带,它能为蚂蚁提供营养物质,且蚂蚁在消耗油质体的同时,搬运并散布了种子。红火蚁是近年来在华南地区严重发生的一种入侵性蚂蚁,能在短时间内迅速发展成为优势种,造成入侵地生物多样性降低和生态单一化,是世界范围内最具危险的社会性昆虫之一。由于该入侵蚂蚁极具侵略性、觅食能力强、种群庞大等特点,对蚁运植物具有深远的影响。为了深入、全面地了解红火蚁对蚁运植物种子的影响,本文综述了红火蚁对蚁运植物种子油质体的喜好及搬运行为,以及对蚁运植物种子的直接影响(搬运、取食、划痕或毁坏)及间接影响(排挤本地蚂蚁),最后展望了未来红火蚁对蚁运植物影响的研究方向。     

单性结实与无籽番茄、无籽西瓜的培育

被子植物传粉受精后 ,胚珠开始发育并产生大量生长素使子房增大发育成果实。但自然界中也有些植物在开花后不通过受精作用子房发育成果实 ,但无种子。因此在发育成熟的果实里 ,有的含种子 ,有的不含种子 ;前者称为有籽果实 ,后者称为无籽果实 ,生物学上也把后者的结实方式称为单性结实。单性结实有天然的单性结实 (或称自动的单性结实 )和刺激性单性结实 (或称被动的单性结实 )。天然的单性结实是指不需要经过传粉刺激和其他刺激 ,子房就发育为无籽果实的 ,如香蕉、凤梨、无籽柑橘、无籽柠檬 ,在番茄、黄瓜和胡椒等植物中也偶有发生。这种类…     

紫斑牡丹休眠地下芽在组织培养条件下的发育研究

以紫斑牡丹（Paeonia rockii T.Hong et Li J.J.)休眠地下芽为材料,对同一时期打破休眠的地下芽在3种不同培养基上的发育状况、不同时间低温处理后在同一培养基上的发育,以及不同时期休眠地下芽在同一培养条件下的发育进行了比较研究。结果表明：MS＋BA 1mg/L NAA 0.5mg/L 2,4-d 0.5mg/L最有利于打破休眠的地下芽发育;不同低温处理对休眠地下芽的萌发率及发育速率作用明显不同,其中,720h的低温处理效果最佳;彻底打破休眠的不同时期地下芽在同一培养条件下发育速率基本一致。     

垂叶榕种子的二次散布:蚂蚁和非蚁传植物互惠关系的新证据

蚂蚁对热带森林中小种子的二次散布会影响种子最终到达地点和种子命运.本文以一种由鸟散布的榕树垂叶榕(Ficus benjamina)为研究对象,观察蚂蚁对不同处理种子二次散布的影响.共记录到菱结大头蚁(Pheidole rhombinoda)、法老小家蚁(Monomorium pharaonis)、横纹齿猛蚁(Odontoponera transversa)和布立毛蚁(Paratrechina bourbonica)等4种蚂蚁参与了种子的搬运,其出现频率分别为71.7%、23.3%、2.5%、2.5%.蚂蚁对种子的搬运距离为179 cm±13 cm(n=159).其中,最主要的散布者菱结大头蚁把种子搬进蚁巢后,取食了内果皮,并把58.6%的净种子抛弃在巢外垃圾堆中.蚂蚁取食内果皮显著提高了种子萌发特性(萌发率由49.3%提高到93.3%).去除内果皮后种子被蚂蚁搬走的比率显著下降(由75.0%降为29.5%).垂叶榕种子外着生的内果皮,明显提高了对蚂蚁的吸引力,而蚂蚁取食内果皮显著提高了种子萌发能力,垂叶榕和二次散布的蚂蚁之间存在着明显的互惠关系.     

单性结实

被子植物传粉受精后,胚珠开始发育并产生大量生长素使子房增大发育成果实。但是也有些植物不通过受精作用子房发育成果实,这种现象称为单性结实。其果实,不含种子,通称无子果实。单性结实有天然的单性结实(自动的单性结实)和刺激性单性结实(被动的单性结实)。天然的单性结实是指不需要经过传粉刺     

不同空间尺度下的肉果植物扩散过程和机理

肉果植物扩散的生态学过程在最近得到生态学者们的广泛关注,其扩散过程包括果实搬运、果实消耗、种子雨、种子取食、种子库动态、萌发和幼苗定居等。许多过程涉及到果食性动物和肉果植物之间的互惠的协同进化关系。对最近15a关于肉果植物扩散的研究论文进行了综述,探讨在生境、微生境、景观和区域等常用的空间尺度上,肉果植物扩散和定居过程的格局与机理。     

濒危植物银杉的结实特性及动物对果实的危害性

银杉结实量的年际波动很大,具有明显的大小年之分,一般在２～３个小年之后为１～２个大年。银杉母株的结实量在不同的母树间差别很大,平均单株的球果数仅为６６个。球果结实量在树冠南北侧有差异,南侧球果数占球果总数的６０％;球果结实量的垂直分异明显,树冠中、上部的球果数占总量的９０％以上。松鼠对树上尚未完全成熟的银杉果实的取食危害是长期性的,对银杉种子种群造成严重破坏。以１９９５年为例,被啃食的球果数占球果总数的比重可达１５％左右。试验表明,土壤种子库中地表的银杉种子几乎全部被动物取食,种子埋藏深度增加有利于逃避动物的取食。     

啮齿动物对不同林木种子的搬运和取食微生境选择机制

不同植物种子依靠不同的方式实现扩散,啮齿动物对林木种子搬运后在取食点微生境和贮藏方式的选择存在偏好,研究其贮藏行为与微生境的关系是探究幼苗建成的关键。在秦岭中段火地塘林区,采用标签标记法,以锐齿槲栎、华山松和油松种子为材料,探究了小型啮齿动物对松栎混交林建群种种子扩散过程的影响。结果表明:1)油松种子原地取食率显著高于锐齿槲栎和华山松种子,且啮齿动物更倾向于搬运后取食(60%)和埋藏(4.33%)华山松种子,搬运后取食距离也为华山松最大(2.49 m);锐齿槲栎小种子被搬运后埋藏的距离最大(4.92 m)。2)除华山松种子外,其他类型种子被搬运后单个取食的比例均在85%以上;油松种子不存在埋藏点,而其他类型种子90%以上均以单个形式被埋藏。3)大部分种子被啮齿动物搬运后选择在裸地丢弃;锐齿槲栎大种子(87.5%)、小种子(78.57%)和华山松种子(53.33%)较大比例被啮齿动物埋藏在灌丛下方,埋藏在裸地的种子较少。4)大部分种子在灌丛下方被取食,仅华山松种子被啮齿动物搬运到洞穴取食;除油松种子被大量原地取食外,其他类型种子被搬运到取食点的种子比例基本呈现由微生境植被复杂到简单(灌丛—草丛—灌丛边缘—裸地)而逐渐减小的趋势。种子的营养价值及取食和搬运过程中啮齿动物付出的成本是影响种子命运的关键性因子,且啮齿动物对种子埋藏和取食地点的微生境存在较明显的选择性。     

黑尾蜡嘴雀冬季对树木果实的取食作用

2009年11月至2011年2月,在江苏省南京市观察到黑尾蜡嘴雀冬季取食12种树木的果实及种子。该鸟通常咬破果皮或种皮,取食种子的胚和胚乳等营养物质,为种子捕食者。由于其他一些食果鸟类也同期取食有关树木的果实,并传播其种子,黑尾蜡嘴雀的取食对这些树木的种子传播的影响是有限的。在初冬季节,黑尾蜡嘴雀常在树冠层取食果实,而在深冬季节,则主要在地表取食落果。黑尾蜡嘴雀能够咬碎枫杨等坚果的坚硬果皮,可为一起在地表觅食的麻雀取食种子碎屑物提供便利条件。黑尾蜡嘴雀与麻雀之间的偏利取食关系属于首次报道。文中对于城市环境管理中合理利用树木落果,为黑尾蜡嘴雀等鸟类提供越冬食物等方面提出了相关建议。     

古田山自然保护区地下芽植物多样性及其生物量分配策略

地下芽植物能够通过地下储存器官占据生境资源、储存营养物质等策略来获得生态优势,其地下储存器官多样性以及生物量分配策略,对地下芽植物物种组成以及生态系统功能产生重要影响。然而,以往研究多关注草地生态系统的地下芽植物,对森林地下芽植物的了解仍然缺乏。采集了古田山国家级自然保护区不同海拔分布的693个草本植物个体,分析了地下芽植物及其地下储存器官的类型与多样性,比较了地下芽植物与非地下芽植物的地上、地下各器官的绝对、相对生物量。结果显示：（1）地下芽植物的相对丰富度为69.1%,相对多度为88.2%。大多为根状茎植物,主要由禾本科、莎草科、堇菜科和蕨类植物组成。（2）除茎外,地下芽植物各器官的绝对生物量（叶：1.94g,根：0.65g,地上部分：2.0g,地下部分：4.1g）均大于非地下芽植物（叶：0.26g,根：0.13g,地上部分：0.68g,地下部分：0.13g）。（3）地下芽植物叶（0.40）与茎（0.14）的相对生物量小于非地下芽植物（叶：0.48,茎：0.35）,地下部分相对生物量（0.56）大于非地下芽植物（0.17）。本研究表明,以根状茎植物为主的地下芽植物是古田山亚热带森林生态系统草本植物的主要构成者,且个体普遍较大,倾向于将生物量投资于地下器官。这些结果为认识地下芽植物的生态策略与功能以及草本植物群落管理提供了科学依据。     

动物对花楸树种实的取食与传播

花楸树是我国东北林区重要的非木质资源树种,其种实既有自然散布方式,也有动物散布方式.本文通过对花楸树种实散布过程中动物活动特点的研究,探索动物取食和传播花楸树种实的规律及其对花楸树天然更新的影响.在2008和2009年花楸树果实成熟期,通过定期观察取食花楸树果实的鸟类及其取食方式,确定对花楸树果实有拜访行为的鸟类有8种,其中食果肉鸟类斑鸫、灰喜鹊和白背啄木鸟对花楸树种实有传播作用,它们对花楸树果实的拜访频率分别为54%、12%和7%,取食后第一落点集中于距离母树5～10 m之间（占68.2%）,其次为距离母树5 m以内（占27.3%）,距离母树10 m以外的比例很小（占4.5%）.果实在鸟类消化道内的滞留时间可达20 min,表明潜在传播距离会很长.人工摆放果实和种子试验表明,在不同生境地面摆放的果实6～7 d内全部消失,果实的取食者主要是啮齿类和地面取食的鸟类,取食率均较高（50%～70%）;种子的取食者为啮齿类、地面取食的鸟类和蚁类,取食率均较低（1%～5%）.花楸树为多种动物提供食物,而动物为花楸树传播种子,动物的取食对花楸树的天然更新有重要影响.     

伊大头蚁蚁巢的结构与分布

伊大头蚁Pheidole yeensis是舞草Codariocalyx motorius种子的主要搬运者, 在舞草的扩散中起着重要作用。2000年在西双版纳和思茅地区景谷县对伊大头蚁种群数量、蚁巢结构与分布进行了调查。结果表明:伊大头蚁主要在土壤中筑巢,深度可达地下50 cm;每巢蚁量一般在2 000～3 000头,最多的可达万头;伊大头蚁大多在海拔1 000～1 200 m的山腰筑巢, 以西坡的蚁巢密度最大,南坡次之,北坡最少;在丢荒2～3年的地里筑巢最多,其次为玉米和花生地,在森林里筑巢的相对较少;伊大头蚁的蚁巢呈均匀分布,但巢群间相互排斥。伊大头蚁筑巢生境与舞草生长的环境基本一致,蚁巢结构与蚁量有利于舞草的扩散与建群。