基本介紹
- 中文名：種子生態學
- 外文名：seed ecology
- 性質：分支學科
- 一級學科：生態學
- 研究內容：土壤種子庫、休眠和萌發等
簡述,學科發展歷程,著作方面,專業期刊方面,國內發展概況,主要研究內容,研究方法,影響,多樣性,今後發展趨勢,
簡述
種子是指由胚珠發育而成的繁殖器官。在生態學研究中,其涵義要比植物學上種子的概念寬泛,有時也指果實。作為種子植物生活史的一個重要階段,種子從其發生、發育到成熟、傳播、萌發以至成苗都與周圍的環境緊密聯繫著。因而種子生態學是研究種子與其環境相互關係的科學。
不少植物的種子離開母株後，仍需要經過一段時期的休眠（dormancy），在此期間即使遇到了適宜的外界環境條件，也無法進行萌發。已經知道，凡具有活力的種子，在適宜的環境條件（最主要的是水分、溫度、光照與氧氣）下，只要通過休眠階段，就可以進入正常的萌發（germination）階段。在萌發的過程中，如果外界的環境條件適宜，胚就能順利地突破其外圍組織形成幼苗，隨後，幼苗也能正常生長；否則，萌發受阻，即使萌發了，幼苗也不能正常地生長。
學科發展歷程
著作方面
1972年在英國諾丁漢大學召開首次種子生態學會議, 來自各國的植物遺傳學、生態學、農業與園藝學、環境物理學、微生物與植物病理學, 以及種子生理和生化等各領域的專家學者交流探討了種子生態領域的各方面問題。
1973年Heydecker編輯出版的《Seed Ecology》論文集是第一部種子生態學專著, 標誌著種子生態學學科的產生。
經過幾十年的發展, 種子生態學研究日趨完善和成熟。這主要體現在諸多種子生態學論著的出版、種子生態學專業期刊的誕生和國際種子生態學學術會議的發起上。
1977年Harper 在《Population Biologyof Plants》這部經典著作對種子雨、種子休眠、種子庫、捕食和幼苗更新等做了詳細的闡述。
1982年van derPijl 編著的《Principles of Dispersal in HigherPlants》對種子的傳播途徑進行了細緻的分類, 並分析了傳播策略與生物群落和建成的關係。
1989年Leck等編著的《Ecology of Soil Seed Banks》則是首次對土壤種子庫生態學研究理論、方法以及套用等方面的系統總結。
Gutterman (1993, 2002)在《SeedGermination in Desert Plants》和《Survival Strategiesof Annual Desert Plants》兩本專著中詳盡分析了以色列內蓋夫荒漠各種環境因子(水分、溫度、光照等)對種子的發育、傳播、捕食、萌發等的影響。
1998年Baskin和Baskin 編寫的《Seeds: Ecology, Biogeog-raphy, and Evolution of Dormancy and Germination》對種子休眠和萌發的分類、生物地理學和進化進行了系統闡述和總結。
2000年Fenner 編著的《Seeds:The Ecology of Regeneration in Plant Communities》以及Fenner和Thompson (2005)合編的《The Ecologyof Seeds》從植物群落更新的角度對種子生態學的研究內容進行了系統闡述。
專業期刊方面
《SeedScience Research》和《Seed Science and Technology》等為種子生態學家提供了集中交流的平台。此外,《PNAS》和《Annals of Botany》等期刊都曾出版過種子生態學的專輯。
國內發展概況
種子生態學在國內發展很快, 主要研究：
種子的傳播和萌發(Huang et al., 2004a; Yu et.al., 2008; Wang & Chen, 2009; Liu et al., 2011),
種子異型性對休眠和萌發的影響(Wei et al., 2007;Wang et al., 2008; Lu et al., 2010; Yao et al., 2010)
種子黏液對萌發和幼苗生長的影響(Huang et al.,2004b; Yang et al., 2010; Yang et al., 2012)
森林種子雨(杜彥君和馬克平, 2012)、土壤種子庫(Cao et.al., 2000; Tang et al., 2006)和土壤種子庫在森林植被中的生態恢復(Wang et al., 2009)
沙區植物土壤種子庫和植冠種子庫(Yan et al., 2005)等方面的研究
另外, 於順利等(2007a, 2007b)綜述了土壤種子庫的分類系統、種子重量生態學的研究進展
主要研究內容
種子發育與成熟的環境調節(生殖分配和結實格局)、種子性狀、種子捕食、種子傳播(包括種子雨)、種子庫、種子休眠、種子萌發、幼苗建成和種群更新等。
其中種子傳播、土壤種子庫、種子休眠與萌發是研究的核心內容。
種子生態學研究中所指的環境不僅包括光照、溫度、水分、風、火等非生物環境, 也包括植物、動物和微生物等生物環境。這些環境因子單獨或者綜合影響一個或多個種子生態學過程。
研究方法
種子生態學和普通生態學一樣, 主要研究途徑包括調查與觀察、實驗測定和理論分析三方面。野外觀察和調查是種子生態學研究的基本方法。本專輯中有9篇論文運用了這一方法。野外控制實驗和室內實驗能夠進一步完善野外的觀察和調查、檢驗理論假設, 是種子生態研究的重要途徑。本專輯中大部分論文都運用了這一方法。理論分析是野外觀察、野外控制實驗和室內實驗的進一步提升, 可以解釋觀察到的現象和實驗結果，但這一方面內容在本專輯中尚未得到充分體現。種子生態學今後的研究應注重野外的觀察與調查, 並加強理論分析。
影響
種子除了在發育成熟的過程中受母株所處的環境條件的影響外，還可能遭遇到傳播因子的作用，這種作用或許給種子施加良性影響（如打破原有的休眠，促進萌發），或許造成致命的傷害。因此，除了應研究休眠與萌發的生態因子的影響外，還須從進化生態學的角度，研究種子的傳播機制，以便更好地闡釋影響種子的外界作用。
多樣性
由於種子植物的多樣性，種子的特性也是多樣的，除了正常性種子外，還有頑拗性種子（recal-citrantseed）和中間性種子（intermediateseed）（Roberts，1973；Ellisetal.，1990）。三大類型的種子成熟後，除了非休眠種子的萌發外，還有一部分留存土壤，構成土壤種子庫（soilseedbank）。土壤種子庫既受外界生態因子的作用，也受外界干擾的影響，在此過程中，表現出不同時空的動態變化（Robertoetal.，2000；Gul& Weber，2001；Mayoretal.，2003；Ellsworthetal.，2004）。
綜上可見，種子生態學是一門比較複雜的學科，涉及諸多方面，其中的本質與規律有的業已闡明，有的仍處於攻關中。
今後發展趨勢
種子生態學家今後關注以下幾方面的研究工作：
1、全球變化對結實、休眠、種子萌發和幼苗建成的影響
2、結合種質資源庫來分析種子形態、大小、成分等性狀的地理變異規律
3、種子的長距離傳播和二次傳播
4、種子與土壤微生物的關係
5、種子內生菌的作用
6、種子休眠和萌發的分子生態學機制
7、母影響與種子休眠、萌發和壽命
8、種子傳播前和傳播後捕食
9、種子在土壤中的命運
10、種子庫與植被恢復
