不同生境条件下紫茎泽兰化感作用的变化与入侵力关系的研究

在紫茎泽兰 (Eupatoriumadenophorum)入侵地 ,草本层中的本地植物的多度和盖度与紫茎泽兰的多度和盖度具有显著的负相关关系 ,落叶阔叶林和公路边生境的紫茎泽兰相对多度和盖度为常绿阔叶林生境的 3～ 5倍 ;而本地草本植物在组成种类、相对多度和盖度在落叶阔叶林和公路边生境比常绿阔叶林生境减少了 30 %、5 0 %和70 %。用生物检测的方法研究常绿阔叶林、落叶阔叶林、公路边——— 3个不同生境下的紫茎泽兰根和茎的水浸提液的化感作用表明 :不同生境的紫茎泽兰茎和根的化感作用存在差异 ,即公路边 >落叶阔叶林下 >常绿阔叶林下 ,关联分析显示出不同生境条件下的化感作用力与本地植物的相对多度存在显著的相关关系 ,证明不同生境的化感作用的差异是紫茎泽兰的入侵效果的原因之一 ;在白菜 (Brassicarapa)幼苗生物量生长抑制试验中 ,各样地的茎提取液处理的白菜幼苗生物量之间的差异大于各样地的根提取液处理之间的差异 ,说明对于不同样地的紫茎泽兰的入侵力 ,地上部分的化感作用比地下部分具有更大的贡献力。落叶阔叶林下和公路边的紫茎泽兰生长旺盛、现存单位面积生物量远远高于常绿阔叶林下 ,这将促使落叶阔叶林和公路边生境的单位面积上的紫茎泽兰种群的化感作用大于常绿阔叶林下的紫茎泽兰种群 。

外来植物入侵力主要理论与展望

外来植物入侵是全球性环境问题。我国植物入侵态势严峻,随着全球化的提速,这一威胁将加剧。总结外来种入侵力的主要理论,分析其生态学机制、常见的理解误区,剖析入侵力的主要表现形式和产生的机制,可为进一步明确未来研究方向,提高预测、预警、预防和治理工作效率提供参考。通过总结分析发现:理论间存在部分包含、支持、相悖等逻辑关系,并且生态位在外来种和土著种之间的差异应该只是外来种定殖的一个有利条件。新的认知是,适合度优势才是入侵种竞争排斥土著种的必须条件,因而是入侵植物获得成功的重要原因。适合度优势表现为快速生长等一些有利于竞争、扩散的性状稳定遗传。适合度优势产生于生理、生化、解剖、形态等方面的优势,而这些优势来自选择压力变化后外来种的进化或基因型的保留。这些研究进展说明,外来植物入侵力产生的机制是多样化的。因此,除去发现其他入侵力机制进而丰富完善入侵力理论体系外,利用数据综合分析等手段,总结我国外来植物入侵力组成的主要性状,从而为构建外来植物入侵风险评价体系提供直接依据,指导海关等相关部门的检查检疫工作,是降低我国入侵植物威胁的有效方法之一。

生境异质性及源株密度对互花米草入侵力的影响

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)被引种到我国海岸带后,已带来一系列生态危害,严重影响了入侵地生态系统结构和功能,深入了解其入侵机制是实施有效控制的基础和理论依据。长江口的滩涂湿地是我国典型的异质潮滩,拥有多种生境。为了探究异质潮滩环境中互花米草初始源株对其入侵力的影响,研究通过野外移栽实验,模拟不同源株密度,探讨潮滩湿地生境异质性及源株密度对互花米草定居、生长和扩散的影响。结果表明:1)生境异质性及源株密度均对互花米草存活率、株高及种群增长率有极显著影响(P<0.01)。2)至生长季末,植被区内互花米草存活率、株高均显著高于前沿光滩(P<0.05)。此外,淤泥质潮滩植被区内互花米草株高、种群增长率也显著高于粉砂质潮滩植被区(P<0.05)。3)互花米草入侵植被区不受源株密度的限制,但随源株密度增加,互花米草种群增长率显著降低(P<0.05),而株高无显著差异(P>0.05);在光滩区,只有高源株密度才可入侵成功。4)异质生境的冲淤动态、淹水时间和淹水深度是影响互花米草存活和生长的主要环境因子。丰富了河口湿地互花米草入侵力的机理研究,也为我国开展互花米草防控及海岸带保护、修复和管理提供了科学依据,具有重要的理论和实践意义。

外来种互花米草入侵模式与爆发机制

互花米草(SpartinaalternifloraLoisel)因其促淤造陆和消浪护堤作用显著而被许多国家引种,如今却在侵入地快速蔓延并呈现爆发趋势,对生态系统造成了极大危害,被认为是研究生物入侵生态学和遗传学的模式植物。从种群的入侵力、生态系统可入侵性和入侵通道3个方面探讨互花米草的爆发机制,研究结果表明高遗传分化和基因渗入能力是互花米草爆发的遗传基础,对逆境的高抗性和强竞争力是其快速扩张的保障,而高繁殖系数是互花米草爆发的源泉。我国互花米草种群的早期扩散人为影响超过了自然过程,快速扩张呈现出点源扩散和多点爆发的特点,从而为其种群控制带来困难,同时种子的跳跃式和连续式扩散在互花米草种群维持、更新和爆发中有重要作用,强有力的克隆生长能力也为互花米草种群的连续扩张提供了保障。现阶段要完全控制和根除互花米草是不实际的,但在及时预测预警的基础上,应用成本-效益分析方法,采取有序控制和综合开发利用的策略,仍可望妥善解决互花米草入侵所带来的负面效应。

干旱胁迫对入侵种大狼把草及本地伴生种山莴苣叶片光合特性的影响

以入侵种大狼把草(Bidens frondosa)和本地伴生种山莴苣(Lactuca indica)为试验材料,采用温室控制实验,设定轻度干旱(LD)、中度干旱(MD)、重度干旱(SD)和正常灌水(CK)4个处理,对两个物种的最大净光合速率(Pmax)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)、潜在最大光合速率(Amax)、无CO2时的光下呼吸(RP)、Rubisco最大羧化速率(Vcmax)、Ru BP最大再生速率(Jmax)等气体交换参数以及光合色素(叶绿素和类胡萝卜素)含量的变化进行了比较研究。结果表明,不同程度干旱胁迫下,两个物种各参数的变化趋势基本一致,但入侵种大狼把草大部分参数值的变化幅度显著低于伴生种山莴苣,甚至在重度干旱胁迫下,山莴苣地上死亡,并且复水后难以恢复。干旱胁迫下,大狼把草光合作用下降的主要原因为气孔限制,而山莴苣则为非气孔限制。相对于本地种山莴苣,入侵种大狼把草在相同的呼吸消耗(Rd)下具有更高的呼吸效率(RE),能够积累更多的光合作用产物;其更高的光呼吸速率(Rp),可保护光合机构免受伤害;在干旱胁迫下大狼把草能够保持更高的光化学反应和Ru BP的羧化能力,可维持更高的光合作用能力。可见,入侵种大狼把草和本地种山莴苣的光合特征对干旱胁迫的响应趋势基本一致,但大狼把草具有更强的极端干旱耐受性和复水恢复能力,显示了更好的干旱适应性,将有助于其入侵。

瘤突苍耳入侵的种子生态学机制

外来植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium)已成为我国东北地区危害较重的入侵植物之一,为明确其是否能与本地同属近缘种苍耳(X.sibiricum)杂交,对两种植物及互交后的果实形态、种子的萌发特性进行了比较研究。结果表明,瘤突苍耳自交果实与互交(X.strumarium×X.sibiricum)果实的正面观面积、周长、长和宽、果实重量、萌发率及萌发速率均显著高于苍耳自交果实与互交(X.sibiricum×X.strumarium)果实(P<0.05)。瘤突苍耳互交(Xst♀×Xsi♂)果实长度、周长和刺长均大于瘤突苍耳自交果实(P<0.05),二者果实面积和宽度、果实百粒重、种子萌发率及萌发速率都无显著差异(P>0.05);苍耳自交果实和苍耳互交(Xsi♀×Xst♂)果实仅在果实宽度和种子萌发速率上有明显差异,苍耳互交(Xsi♀×Xst♂)果实宽度高于苍耳自交果实(P<0.05),种子萌发速率低于苍耳自交种子(P<0.05)。由此可见,瘤突苍耳与苍耳及互交后的果实特性具有明显差别,瘤突苍耳杂交后果实明显大于其母本瘤突苍耳,苍耳杂交后与其母本苍耳形态差异不大,表明瘤突苍耳杂交后生活能力增强,较其母本及本地种苍耳能更早占据生长空间与资源,从而提高其入侵能力。

三裂叶蟛蜞菊、蟛蜞菊及其杂交种对模拟极端高温的生理生态响应

天然杂交能够改变外来种对环境的适应性并提高外来种的入侵能力,甚至使其演变为入侵种。目前有研究发现,入侵植物三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)与其本地同属近缘种蟛蜞菊(Wedelia chinensis)发生了杂交。为进一步探讨该杂交种在极端高温下的入侵潜力和扩散趋势,本研究从植物的生长、光合气体交换和叶绿素荧光特性3个方面对3种蟛蜞菊属植物在模拟极端高温(40/35℃处理28 d)下的生态适应性进行了比较。主要结果如下,(1)入侵种三裂叶蟛蜞菊对高温的耐受性最强,经高温处理后其净光合速率(P_n)、最大光化学效率(F_v/F_m)分别下降了52.23%和23.09%,其生物量(0.43 g?ind^(-1))显著高于本地蟛蜞菊(0.20 g?ind^(-1))。(2)本地蟛蜞菊对高温最为敏感,处理7 d后即表现出生长受到抑制,高温处理后P_n和F_v/F_m的降幅最大,分别为84.09%和68.05%。(3)杂交种对高温有一定的耐受性,处理14 d后开始表现出生长受到抑制,经高温处理后P_n和F_v/F_m分别下降74.43%和52.90%,其生物量(0.38 g?ind^(-1))介于入侵种三裂叶蟛蜞菊和本地种蟛蜞菊之间。以上结果表明,杂交种对高温的耐受能力介于两亲本之间。由于杂交种对高温的耐受性强于本地种,在未来极端暖事件频发的背景之下,杂交种的扩散可能会对本地蟛蜞菊种群的生存构成进一步的威胁,应当引起关注。

植物表型可塑性概述

已经发现陆生植物、藻类、海洋无脊椎动物、昆虫、鱼类、两栖类、爬行类、小型哺乳类和青苔等具有表型可塑性。由于环境对植物生长发育的影响比较明显，并且植物的繁殖较容易，在变化的环境中比其他生物更易于生长，当前对表型可塑性的认识大部分来自对植物的研究。本文从植物表型可塑性研究的种类的方法、植物表现可塑性与适应、植物表型可塑性与遗传分化、植物表型可塑性与入侵力、植物表现可塑性与进化及植物表型可塑性未来工作的展望等方面论述植物表型可塑性研究概况。

芦苇和互花米草入侵性研究进展

生物入侵是当今世界亟待解决的三大环境问题之一,芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)均为世界著名入侵种,作为研究生物入侵的模式植物,它们在全球范围内具有相互入侵的特性,芦苇在北美入侵互花米草群落、互花米草在欧洲和中国入侵芦苇群落。芦苇和互花米草都为禾本科(Gramineae)植物,具有克隆植物共有的生理生态特征。以往的研究表明,二者的竞争能力相差不大,对生境也具有相似的适应特征,本文比较了芦苇和互花米草的生长能力、表型可塑性、生境适应能力和耐盐、耐淹能力,指出它们的入侵模式既相似又有区别:人为因素的干扰为芦苇和互花米草入侵提供了机会,而芦苇较强的利用土壤养分的能力和竞争能力、互花米草较强的抗胁迫能力和有性繁殖能力,分别为二者在新生境中定居并扩散提供了重要的生理基础。通过结合生境分析,可以理解芦苇和互花米草在不同区域的相互入侵特征,并预测两种植物的潜在入侵区。