植物與傳粉者相互作用在高山草甸群落構建中的作用

《植物與傳粉者相互作用在高山草甸群落構建中的作用》是依託華中師範大學，由黃雙全擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：植物與傳粉者相互作用在高山草甸群落構建中的作用
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：黃雙全
• 依託單位：華中師範大學

項目摘要

群落中物種多樣性的形成機制，是生態學中懸而未決的問題之一。被子植物的多樣性被認為與傳粉者的多樣化有關，但植物與傳粉者之間的相互作用在群落構建中所起的作用還不清楚。在生物多樣性熱點地區，授粉不足限制植物生殖的程度嚴重，植物之間競爭傳粉者更加激烈。至今有兩種可能的假說來解釋群落內植物共享傳粉者避免種間的花粉干擾：構建群落的物種在繁殖特徵上出現替換，或是通過加強近緣種之間的受精前隔離來阻止雜交。近年來系統發育的研究，為從生態學過程深入理解物種之間的進化關係、種群擴散和群落構建提供了基礎。本項目試圖在我國橫斷山區，開展植物與傳粉者相互作用在高山草甸群落構建中的作用研究。高山草甸有著高的物種多樣性且方便研究。擬採用多學科的方法，檢驗繁殖特徵替換和加強假說。深入研究植物與傳粉者之間複雜的生態學過程，在認識陸生生態系統、群落生物多樣性的維持機制上有重要科學意義，同時為高山草甸群落的保育提供科學依據。

結題摘要

為研究“植物與傳粉者相互作用在高山草甸群落構建中的作用”，課題組4年來從群落水平上定點調查了植物與傳粉者之間的相互作用及其動態，異種之間的傳粉傳遞，植物降低種間生殖干擾不利影響的策略；通過不同高山草甸群落的調查，分析了群落中近緣物種的表型與系統發育關係，探討了同域分布的物種是當地分化的，還是擴散而來的。主要進展如下：對高山草甸群落進行的四年傳粉網路結構的調查表明，雖然年際間植物、傳粉者和它們之間連線的構成變化很大，但網路結構保持嵌套，維持較高的穩定性。植物構成的變化小於傳粉者種類的變化，傳粉者的變化小於物種間連線的變化。在固定樣方連續3年的調查表明，儘管整個群落的泛化水平在年間存在著顯著的變化，10個傳粉者功能群中的8個表現出了對至少兩個花部特徵的持續偏好，導致了大部分花部特徵具有相對穩定的生態泛化水平，這些結果說明了不同的傳粉者在時間梯度上穩定的偏好可能會造就花部特徵的演化。 在國際上率先構建了一個群落內異種花粉流動的有向網路，包含74種植物，410條花粉連線。網路中平均每種植物接收7.2種異種花粉，並將自己的花粉傳遞到5.5種植物的柱頭上，但只有少量植物的柱頭落置了大量、或者來源眾多的異種花粉。共享傳粉者的植物之間，花粉流通常是單向而非雙向的，這很大程度降低了花粉干擾。我們發現花部特徵（如柱頭的位置）影響異種花粉的落置。對近緣物種（馬先蒿屬、沙參屬）的仔細分析表明，同域分布的沙參屬不同種通過花部特徵分化、傳粉者的不同偏好，強烈的合子後隔離而實現共存；馬先蒿屬共享熊蜂傳粉者，種間花粉傳遞限制在低水平是因熊蜂傳粉者訪花恆定性、不同種的花粉在蟲體上的攜帶部位與柱頭接觸部位分化；而且8種之間的雜交授粉無一結實，也表明有完全的合子後隔離而實現物種共存。 研究表明橫斷山區不同屬（馬先蒿、杜鵑花、報春花）的物種多樣性形成可能有不同的模式，單一的分化假說或者擴散假說都不能全面揭示該地區多樣性的起源。雖然同域的馬先蒿屬物種在花部特徵不一致，與特徵替換假說相符；我們的研究結果表明馬先蒿屬同時存在強烈的受精前、合子後隔離，為深入理解物種形式的機制提供了新證據，但該屬在該地區極高的多樣性仍然是一個未解之謎。 已發表標註了項目編號，單篇影響因子IF＞3的研究論文10篇，多篇以通訊作者發表在生態學的主流刊物Ecology、Oecologia、Oikos、New Phytol上。