基于野外调查和同质种植园实验的芦苇植物功能性状变异研究

研究表型可塑性和遗传变异在植物表型分化中的相对作用,有助于预测全球环境变化下的植物群落组成和生态系统功能的变化。芦苇(Phragmites australis)是全球性广布的草本植物,种内变异丰富,在我国西北和东部均存在多个分化稳定的生态型,但中国芦苇在更大尺度上的表型研究还非常匮乏。将位于黄河上游的宁夏平原和黄河下游的黄河三角洲作为研究区域,通过野外调查和同质种植园实验对芦苇自然种群的植物功能性状变异进行观测。结果表明,无论在野外还是同质种植园,黄河三角洲芦苇的基径、叶长和叶宽均显著大于宁夏平原芦苇,说明两个地区的芦苇种群之间存在着受遗传决定的表型分化,这可能与两个地区间的降水等气候差异有关。在野外,宁夏芦苇的株高和叶厚显著大于黄河三角洲芦苇,但在同质园中差异消失或相反,说明株高、叶厚受环境影响较大,表型可塑性也是芦苇适应环境变化的重要机制。在同质种植园中,宁夏平原芦苇的叶片氮磷含量较低,但株数却显著多于黄河三角洲芦苇,反映了不同地区芦苇之间存在不同的适应策略,宁夏平原芦苇更偏向于高扩散率的杂草策略,而黄河三角洲芦苇更偏向于竞争策略。此外,宁夏平原芦苇的株高、叶长两个性状以及基径-比叶面积相关性在野外和同质园两个环境中存在一致性,表明了性状变异和权衡策略的遗传稳定性。综上,位于黄河上下游的芦苇种群间存在着适应性分化,这是表型可塑性和遗传变异共同作用的结果,不同来源芦苇对全球变化下的多重环境因子的响应还需要进一步研究。

兴安落叶松叶碳利用效率对环境变化的适应

兴安落叶松(Larix gmelinii)作为北方森林的主要组成树种,具有广阔的分布范围和多样的生长环境,是研究树木对环境变化响应的理想树种。叶碳利用效率(CUE_L)不仅与树木的碳代谢及生长发育密切相关,而且能反映树木对环境变化的响应与适应。将来自不同地区(即环境条件)的6个兴安落叶松种源的种子播种培育在帽儿山森林生态系统研究站内,在其生长30a后采用研究站和种子来源地间干燥度(AI)的差值(ΔAI)来代表环境变化梯度,研究环境变化对CUE_L的影响。结果表明:CUE_L在不同环境变化梯度间存在显著差异(P<0.05),且呈现随ΔAI的增大而减小的趋势。CUE_L与叶片氮含量、叶片磷含量、比叶重及叶绿素含量等均呈线性正相关关系,但较大ΔAI梯度下的CUE_L敏感性更高。CUE_L与种子来源地平均年降水量呈显著线性正相关关系(P=0.05),而与种子来源地AI则呈显著线性负相关关系(P<0.01);随种子来源地年平均气温、平均年蒸发量的增加而下降,但其相关性不显著。以上结果表明,环境变化使兴安落叶松CUE_L产生了适应性变异,表现出树木对原生长环境的生态适应。

太行山低山丘陵区植被退化与恢复的生态学思考

太行山低山丘陵区天然植被的退化较为严重,植被恢复构建直接影响到该地区植被的生态、经济和社会效益的持续发挥。本文在分析太行山低山丘陵区现代生境基本特点的基础上,总结了太行山低山丘陵区植被退化的生态学原因、恢复构建的基本原则和途径,并提出了同质种植和异质种植的概念。

飞机草入侵种群与原产地种群生长性状的差异

飞机草(Chromolaena odorata)是我国热带地区危害严重的外来入侵植物,为揭示适应进化对其成功入侵的贡献,在同质种植园中,比较研究了飞机草10个入侵地种群与12个原产地种群生长性状的差异,为排除奠基者效应的可能影响,进一步比较了飞机草10个入侵地种群与其原产地可能的祖先种群间的差异。结果表明,飞机草10个入侵地种群的基茎、株高、分枝数、生物量和比叶面积均显著高于12个原产地种群;与可能的祖先种群相比,飞机草10个入侵种群的生物量、分枝数和比叶面积仍更高。这些结果表明,在长期的入侵过程中飞机草通过进化提高了资源向生长的分配,支持增强竞争能力的进化假说。

外来植物入侵的全境性研究进展与展望

由于外来种入侵地一般都远离其自然分布区(原产地),如果只在其入侵地或者原产地进行研究,很难真正发现其入侵性形成和成功入侵的根本原因。目前,许多学者开始关注和倡导对入侵种在原产地和入侵地的表现同时进行研究,即入侵种的全境性研究(whole-range studies),为入侵生物现有地理分布格局的形成原因和入侵机制等提供解释。本文结合国内外关于入侵植物全境性研究的进展和成果,分别针对研究的主要目的、内容、意义等进行了全面的阐述,探讨了存在的问题与不足,并对未来相关研究进行了展望。目前已有的全境性研究主要是通过野外直接观测和同质种植园实验来比较入侵种在入侵地和原产地的生长、繁殖和生理生态等表型性状的差异,以及应用分子标记方法比较入侵地种群和原产地种群遗传多样性的差异,进行入侵植物的分子系统地理学研究,从而有效检验生物入侵机制的理论和假说,深入阐明植物入侵的机制,为制定入侵植物的防控策略提供指导。值得注意的是,由于外来植物入侵的全境性研究起步较晚,现有研究的方法和内容还不够完善,今后需要在加强国际合作的基础上进一步改善。