Parents exposed to warming produce offspring lower in weight and condition

The parental environment can alter offspring phenotypes via the transfer of non‐genetic information. Parental effects may be viewed as an extension of (within‐generation) phenotypic plasticity. Smaller size, poorer physical condition, and skewed sex ratios are common responses of organisms to global warming, yet whether parental effects alleviate, exacerbate, or have no impact on these responses has not been widely tested. Further, the relative non‐genetic influence of mothers and fathers and ontogenetic timing of parental exposure to warming on offspring phenotypes is poorly understood. Here, we tested how maternal, paternal, and biparental exposure of a coral reef fish (Acanthochromis polyacanthus) to elevated temperature (+1.5°C) at different ontogenetic stages (development vs reproduction) influences offspring length, weight, condition, and sex. Fish were reared across two generations in present‐day and projected ocean warming in a full factorial design. As expected, offspring of parents exposed to present‐day control temperature that were reared in warmer water were shorter than their siblings reared in control temperature; however, within‐generation plasticity allowed maintenance of weight, resulting in a higher body condition. Parental exposure to warming, irrespective of ontogenetic timing and sex, resulted in decreased weight and condition in all offspring rearing temperatures. By contrast, offspring sex ratios were not strongly influenced by their rearing temperature or that of their parents. Together, our results reveal that phenotypic plasticity may help coral reef fishes maintain performance in a warm ocean within a generation, but could exacerbate the negative effects of warming between generations, regardless of when mothers and fathers are exposed to warming. Alternatively, the multigenerational impact on offspring weight and condition may be a necessary cost to adapt metabolism to increasing temperatures. This research highlights the importance of examining phenotypic plasticity within and between generations across a range of traits to accurately predict how organisms will respond to climate change.     

一个基于能量的突触可塑性模型

研究表明能量可能是支配神经元活动的统一原则,编码能力与能量成本的比率最大化被认为是突触连接在选择性压力下改变的关键原则之一,这意味着突触范围内能量的变化与突触可塑性有关。为此,建立一个基于能量的突触可塑性模型。当突触后膜瞬时功率高于功率阈值时突触权重增加,反之突触权重下降。该模型可再现脉冲频率依赖可塑性以及脉冲时间依赖可塑性这两种主要的突触可塑性实验结果,并且和其他公认的突触可塑性模型相比具有优越性。结果表明,能量是影响突触可塑性的关键因素,对进一步理解突触连接的选择性和神经网络动力学特征提供了一个新思路。     

辽东栎林下和开阔地上短柄五加(Acanthopanax brachpus)无性系种群生长的比较研究

研究了分布于开阔地和辽东栎林下短柄五加无性系种群拆散方式、无性系的形态可塑性和分株的死亡年龄,研究结果表明,开阔地上无性系分株的扩散方式为稀疏线型,根茎长度、无性系分株数目,林下和开阔地差异显著,根茎分枝角度、无性系根茎总长无显著性差异。林下分株的死亡年龄显著小于开阔地上无性系分株的死亡年龄。     

酸枣根系结构可塑性对自然梯度干旱生境的适应机制

根系是植物吸收水分和养分的主要器官,是直接接触土壤最先感受土壤逆境胁迫的部位。在干旱环境中,植物根系的结构特征必定发生改变以维持正常的生物机能而生存。目前,关于根系解剖结构的研究大多集中于根系的某一特定结构对单一逆境因子的响应。以生长在烟台-石家庄-银川-吐鲁番不同地域气候条件形成的自然梯度干旱环境中的酸枣为试验材料,应用植物显微技术研究酸根系结构的可塑性对不同自然梯度干旱环境的适应机制,结果表明:酸枣根的初生结构包括表皮、皮层和维管柱,表皮位于幼根的最外层,由单层体积较小、紧密排列的表皮细胞组成。皮层占根初生结构的大部分比例,由体积较大的多层薄壁细胞组成,薄壁细胞近似圆球形,数目众多,呈环形分布。维管柱位于最内层,细胞小而密集,由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部及薄壁细胞组成。随生境干旱加剧,酸枣根初生结构表皮细胞的厚度和宽度逐渐增加,皮层薄壁细胞的厚度和宽度、皮层薄壁细胞层数和皮层厚度均以宁夏银川样地的最大。酸枣根的次生结构包括周皮(木栓层、木栓形成层、栓内层)和次生维管组织(次生韧皮部、维管形成层和次生木质部)。从烟台至新疆吐鲁番随生境干旱加剧,酸枣植株根系周皮逐渐加厚、致密度提高。次生木质部中,导管的数量增加,管径增大。干旱环境中,酸枣植株根系结构上的变化一方面提高了吸水能力和输水效率,另一方面增强了保水能力,减少水分散失,这可能是其适应干旱逆境的机制之一。     

表型可塑性和局域适应在紫茎泽兰入侵不同海拔生境中的作用

紫茎泽兰是我国危害最严重的外来入侵物种之一,为探讨表型可塑性和局域适应在其入侵中的作用,在高、低海拔的两个样地内,测定了来自云南南部640～2450 m海拔范围的6个种源的紫茎泽兰种群的株高、冠宽、分枝数和高温半致死温度(HSLT).结果表明,在高海拔样地,各种群紫茎泽兰株高、冠宽、分枝数和HSLT(2130 m的哀牢山种群除外)均显著低于在低海拔样地,紫茎泽兰各种群的株高、冠宽和分枝数的可塑性指数(0.881～0.975)均较大,而HSLT的可塑性(0.052～0.200)较小.无论在高还是低海拔样地,紫茎泽兰的株高、冠宽和分枝数在种群间的差异均不显著,而HSLT在种群间的差异达极显著水平,表现出明显的遗传分化,但其在种群间的差异仍小于其在样地间的差异.在高海拔样地,紫茎泽兰各种群的分枝数与种源海拔呈显著正相关;在低海拔样地,紫茎泽兰的HSLT与种源海拔呈显著负相关,表现出明显的局域适应特征.表型可塑性和局域适应均与紫茎泽兰的入侵有关,但前者的作用可能更大.     

不同水分下准噶尔无叶豆分株种群特征和生物量分配差异

准噶尔无叶豆是豆科无叶豆属小半灌木,在中国仅片断化分布于新疆古尔班通古特沙漠局部区域.该种自然种群种子萌发率极低(<3%),主要靠克隆繁殖维持种群.为研究克隆生长在异质性生境中的可塑性特征及其生态适应意义,对生境土壤含水量存在差异的两个准噶尔无叶豆自然种群(河边种群,沙漠种群)的分株种群特征、生物量及其分配比重进行了比较,研究发现:①在分株种群特征上,河边种群的分株显著高于沙漠种群,分株间距也显著大于沙漠种群.沙漠种群分株密度和根的密度显著大于河边种群,但每一分株拥有根的概率显著小于河边种群;②在生物量分配方面,河边种群具有比沙漠种群大的根生物量,但根茎生物量则要显著的小于沙漠种群;③在植株各部分生物量比重随植株大小的变化趋势上,河边种群各部分的比重随植株大小变化的趋势平缓,而沙漠种群各部分的比重变化趋势则较为急剧,表明河边准噶尔无叶豆分株种群随着植株的大小变化,资源分配比例并没有发生很明显的变化,而沙漠种群变化较大.结果表明,准噶尔无叶豆种群对所处生境水分条件存在可塑性响应,并通过分株种群特征变化和生物量分配差异应对水分条件的变化,形成自身的适应对策.     

披针叶茴香对变化光环境的表型可塑性

植物对变化光环境的表型可塑性大小影响其在林下生境中分布、生长和更新。为探讨披针叶茴香在不同光环境下的整体表型可塑性及其适应机制,采用遮荫试验模拟5种光照条件(100%、52%、33%、15%和6%相对光照强度),研究了不同光环境下披针叶茴香叶片形态、生理、解剖结构、根系形态以及生物量分配等的变化。结果表明:叶生物量在5种光照处理之间差异不显著,但叶面积和比叶面积均随光照强度减弱显著增加。遮荫处理增加了叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,但叶绿素a/b比值随光照强度减弱而降低。遮荫降低了非结构性碳水化合物(淀粉和可溶性糖)和可溶性蛋白的含量,增加了叶片氮和磷含量,对叶片氮/磷比影响较小。在52%和33%相对光照处理下,叶片中硝酸盐含量最低,而在100%和6%相对光照处理下硝酸盐积累较多。根生物量、细根和粗根的长度、表面积以及比根长和比根表面积在5种光照处理之间均没有显著差异,根系氮含量在低光环境(15%和6%相对光照处理)中显著降低。随光照强度减弱,披针叶茴香采取保守生存策略,并没有增加叶生物量的分配,而是分配较多的生物量给枝条和树干,储存能量。综合来看,披针叶茴香具有较宽的光生态幅,在6%—100%光照强度下均能正常生长,遮荫有利于披针叶茴香地上和总生物量的积累,52%的相对光照条件下生长最佳。变化光环境下根系性状和整体结构的可塑性相对较低,叶片生理性状的可塑性在披针叶茴香适应光环境变化过程中发挥了主要作用。     

Increased signal complexity is associated with increased mating success

The evolution of complex signals has often been explored by testing multiple functional hypotheses regarding how independent signal components provide selective benefits to offset the costs of their production. In the present study, we take a different approach by exploring the function of complexity per se. We test the hypothesis that increased vibratory signal complexity—based on both proportional and temporal patterning—provides selective benefits to courting male Schizocosa stridulans wolf spiders. In support of this hypothesis, all of our quantified metrics of vibratory signal complexity predicted the mating success of male S. stridulans. The rate of visual signalling, which is mechanistically tied to vibratory signal production, was also associated with mating success. We additionally found evidence that males can dynamically adjust the complexity of their vibratory signalling. Together, our results suggest that complexity per se may be a target of female choice.     

长期水陆周期性变化条件下香根草形态性状和生物量分配的可塑性

香根草是能够长期适应三峡水库消落带生境的少数物种之一。虽然国内对香根草的引种栽培和研究已有几十年的历史,但是对香根草在三峡库区消落带长期水陆周期性变化条件下的生态适应对策还知之甚少。为此,以2008年在三峡水库巫山段消落带建立的香根草引种栽培试验示范基地为研究平台,在2016年对海拔166—169 m、169—172 m和172—175 m区段的香根草的形态性状、生物量及其分配特征进行了研究。结果表明：(1)海拔166—169 m香根草的分蘖株数、平均株高、节间数量、节间长度、叶片数/分蘖株、叶片数/丛、叶片长等各指标值均低于海拔169—172 m和海拔172—175 m,海拔166—169 m与其它海拔区段的节间数量差异显著(P<0.05);(2)海拔166—169 m香根草的根系数量最少,但根系长度最长;(3)海拔166—169 m无节间的香根草株数最多,且与海拔172—175 m和海拔169—172 m差异显著(P<0.05);(4)不同海拔区段香根草的总生物量大小表现为海拔172—175 m>海拔169—172 m>海拔166—169 m,且海拔166—...