研究性生态学实习的设计与实践——以“长白山异质生境针阔混交林木本植物小枝功能性状的比较研究”为例

野外实习是生态学教学的重要环节,研究性实习对于学生认识自然界中蕴含的生态学问题、形成科学思维和了解所在区域的生态环境现状具有重要的意义。本文以“长白山异质生境针阔混交林木本植物小枝功能性状的比较研究”为例,介绍了研究性生态学实习设计的目的、原则、理念与实践过程。异质环境下木本植物新生小枝以及叶片性状的可塑性是植物生长和适应环境的重要体现,全球气候变化的背景下在生物多样性丰富的长白山地区开展相关内容的研究性实习,能够激发学生的研究兴趣。该项内容的研究方法简单,实验周期短,研究成本低,可进行系列的扩展研究,以期为其他院校的生态学研究性实习提供一定的参考。

雅安周公山不同发育阶段峨眉含笑的枝叶性状

【目的】研究不同发育阶段峨眉含笑Michelia wilsonii的枝叶性状,可了解峨眉含笑种群枝叶之间对资源的权衡利用情况,预测枝叶性状的空间分布情况。【方法】以四川省雅安周公山不同发育阶段的峨眉含笑为研究对象,采用标准化主轴分析(SMA)、主成分分析(PCA)和地统计方法,研究不同发育阶段峨眉含笑枝叶性状的相关性和空间特征。【结果】①不同发育阶段叶鲜质量、叶干质量、叶干鲜比、叶面积、比叶面积、叶厚度、1年生小枝密度、2年生小枝密度、2年生小枝干鲜比之间差异显著(P<0.05),1年生小枝干鲜比差异不显著(P>0.05)。②不同发育阶段叶性状间呈显著相关(P<0.05),小枝性状间呈显著相关(P<0.05),叶片性状与小枝性状相关不显著(P>0.05)。③整体种群枝叶性状的最优半方差拟合函数以线性模型为主,呈随机分布。大树阶段以指数和球状模型为主,呈聚集分布,而中小树阶段的空间相关性差。【结论】峨眉含笑种群的生态策略随着发育阶段的增加由快收益向慢收益转变,采用半方差函数能够预测枝叶性状的分布情况。

滨海沙地8个竹种枝叶功能性状特征

为筛选福建省滨海沙地防护林的适生竹种,以福建省东山岛滨海沙地8个适生竹种为研究对象,测定不同方位枝叶的功能性状,对比分析不同竹种叶干物质含量、叶面积、叶稠密度、枝干物质含量、小枝长度、小枝直径等11个枝叶功能性状的差异,探讨竹类植物对滨海沙地的适应策略。结果表明:叶片功能性状的种内变异水平为5.54%~50.47%,种间变异水平为7.55%~99.54%,叶干物质含量变异系数最低,叶面积变异系数最高;小枝功能性状的种内变异水平为12.41%~43.16%,种间变异水平为17.60%~95.65%,小枝干物质含量变异系数最低,叶稠密度变异系数最高,这表明竹类植物具有较高的表型可塑性和滨海沙地的适应潜力;功能性状在竹种间均存在显著差异(P<0.05),其中小枝长度、小枝直径、叶面积、叶稠密度受竹种类型的影响较大;在方位对植物功能性状的影响上,福建茶秆竹(Pseudosasa amabilis var.convexa)、青丝黄竹(Bambusa eutuldoides var.viridivittata)、花吊丝竹(Dendrocalamus minor var.amoenus)和绿竹(B.oldhamii)的11个功能性状在不同方位上均不存在显著差异(P>0.05)。总体上,竹类植物采取增大比叶面积、叶面积等性状耦合协调或组合的权衡策略以适应滨海沙地生态环境,提高植物对光能、养分和水分的吸收效率。

不同木本植物功能型当年生小枝功能性状差异

为探讨不同植物功能型之间小枝功能特征的差异,在重庆金佛山和缙云山分别采集20和26个木本植物,选择当年生的小枝测定其叶片和枝条性状。结果表明:1)叶片厚度表现为:落叶植物<常绿植物,乔木<灌木;单叶面积和叶片总面积表现为:落叶植物>常绿植物,乔木>灌木;不同植物功能型间小枝的叶片数量均无显著差异。2)落叶植物和乔木的小枝横截面积、小枝长度和小枝干重均显著高于常绿植物和灌木,不同植物功能型间小枝密度无显著差异。3)与常绿植物和灌木相比,落叶植物和乔木有较高的展叶效率(单位长度小枝支撑的叶片面积),小枝的出叶强度(单位长度小枝支撑的叶片数)无显著差异。4)在小枝水平上,常绿植物比落叶植物投入更多的生物量到叶片。

野生与栽培大别山五针松小枝功能性状变异特征

木本植物小枝功能性状及其变异性是反映植物环境适应性的重要指标。濒危植物大别山五针松(Pinus dabeshanensis)野生型和栽培型种群长期生长在不同生境,其小枝功能性状是否具有显著差异性尚不清楚。以安徽岳西县和金寨县大别山区分布的2个野生和2个栽培种群为研究对象,通过野外调查取样对比分析了不同种群小枝形态、生物量及含水量等12个功能性状的差异性及其协变特征。结果表明:小枝性状变异系数在0.054~0.419之间,野生型一般高于栽培型。小枝性状在不同种群间均有显著差异,其中栽培幼株小枝的茎直径、茎截面积、分枝数、胸径、针叶长度、茎生物量和小枝总生物量均最低,但其茎长和叶茎比最大;栽培成株的茎直径、截面积及茎、叶含水量最高;岳西野生型植株小枝最短而其他性状处中等水平;金寨野生型植株针叶最长但茎含水量、叶生物量及叶茎比最小。不同种群小枝性状协变特征不尽相同,但有8个性状在不同种群间表现出相同的协变趋势。因此,不同生境下大别山五针松小枝功能性状虽然具有较强的变异性,但其协变关系具有一定的种内保守性。