青藏高原东部马先蒿属繁殖对策随海拔的变化研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:FangShiJiaZu
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繁殖是进化过程的核心,也是研究任何生物进化问题的关键。植物生长的基本活动就是从环境中获取资源、利用资源,进而完成繁殖过程。但自然环境中可以利用的资源是有限的,植物必须对有限的资源进行功能间的分配。在植物整个生长发育阶段中,如何对有限的资源进行分配是植物繁殖对策研究中的核心问题,并早已引起生态学界的高度重视。本研究中,我们试图从资源分配的角度,来研究随着海拔升高马先蒿属植物主要繁殖对策的变化。马先蒿作为一个花冠式样多变的大属,已经引起了系统学家和传粉生物学家的重视,但从生态学角度的研究非常有限。我们主要研究几个重要的繁殖特征随海拔的变化,并得到了一些重要的结果。1,繁殖异速性随海拔的变化植物生产生物量并把其中一部分分配到繁殖结构,所以繁殖部分(R)和营养部分(V)投入的关系是研究植物繁殖对策的基本问题。R-V之间关系异速性的变化被认为是环境的差异引起的。一个假说是种群或物种在有利环境中将具有较大的R-V斜率。在目前的研究中,我们研究了马先蒿属24个物种的44个种群间R-V关系的斜率随海拔的变化。我们的目的是检验低海拔环境(被认为有利于植物生长)种群是否有较大的R-V斜率。我们发现异速的斜率和海拔之间有显著的负相关关系。这表明,高海拔种群或物种中小个体具有有较高的繁殖分配,而大个体则分配更多的资源到营养部分。我们从高海拔种群的大个体具有较大的代价的角度对结果进行了解释,并提出小个体可能更能适应高寒环境。2,单花性分配随海拔的变化研究植物重要基本特征的地理变化是了解影响物种的进化改变和分化的的第一步。广泛分布的物种可能经历各种各样的环境条件。而这些多样的环境条件将影响植物特征进化的方向和强度。我们的研究是关于12个马先蒿物种的49个种群间的性分配随海拔的变化。我们同时估计内在因子(即个体大小)和外界因子(海拔)对性分配影响的相对重要性。我们发现平均的种群性分配和和平均个体大小之间显著的负相关,即大个体相对的偏雌性分配。然而,当统计上控制海拔的影响后,性分配和个体大小之间不再有显著的关系。种群间,平均性分配随海拔的升高而增加,并且这种关系不依赖于个体大小的控制与否。也就是说与海拔相关的环境因子影响了单花性分配的策略,并且高海拔偏雄性分配的基因型可能被自然选择。总之,在影响性分配的各种因素中,外界的环境条件可能扮演较为重要的角色。虽然我们不能说这种机制是否是适应的结果,但我们至少可以肯定性分配随海拔的变化仅仅部分的受到个体大小的调节。3,平均种子大小随海拔的变化我们研究了9个马先蒿物种的38个种群间的平均种子大小随海拔的地理变化,并测定外界环境因子(海拔)和两个内在因子(个体大小和每个果实的种子数)各自对种子变化的影响大小。我们的结果显示,平均种子大小和海拔负相关;8个物种内的种群间也有同样的变化趋势。然而,当我们控制个体大小和每个果实的种子数之后,海拔和种子大小之间的关系不再显著。高海拔种群的个体较小,但每个果实的种子数比低海拔种群要多。种群间,种子大小和每个果实的种子数之间具有显著的权衡关系,并且这种权衡不依赖个体大小和海拔。不同的是,平均种子大小和个体种子数之间的权衡只有在个体大小被控制后才得以发现。去除个体大小的影响后,小种子种群并没有相应的生产较小的繁殖力(个体种子数x平均种子大小)。也就是说,高海拔种群既没有表现出较低的繁殖力也没有生产相对较小的种子。总之,海拔、个体大小和每个果实的种子数之间均存在相关关系。而在诸多因子中,海拔对影响平均种子大小是最不重要的因子。我们的结果对以往没有控制内在因子的关于种子大小随环境变化的研究提出了挑战。
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