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title: 云南热带和亚热带森林附生蕨类植物的克隆性及其生态适应策略
author: 卢华正
Issued Date: 2017-5
Abstract: 林冠拥有约 50%的陆地生物多样性,引起了生态学家的广泛兴趣,附生植
物是其非常重要的组分,但附生植物如何适应林冠生境仍然是林冠生态学研究
悬而未决的问题。而且,几乎所有的非维管附生植物与许多维管附生植物都具
有克隆生长的习性,但克隆生活史性状如克隆整合(克隆内相互连接的分株间
的物质和/或信号传输,并改变了相连分株的行为的过程)如何影响附生植物对
林冠生境的适应几乎一无所知。本研究以云南哀牢山亚热带山地森林和西双版
纳热带森林为对象,研究森林群落中根茎型附生蕨类植物的克隆生活史特征及
其可塑性、异质种群的生态适应策略,以及附生蕨类植物克隆性对附生群落种
间相互作用的影响,揭示克隆整合对根茎型附生植物在林冠生境中的生态适应
意义,阐明附生植物克隆性在附生群落构建中的作用。研究结果表明:
(1)哀牢山亚热带山地湿性常绿阔叶林中已调查的34 种附生蕨类植物有
31 种的横走根状茎、1 种的叶轴基部具有克隆生长能力,克隆蕨类达94%;西
双版纳热带森林中已调查的41 种附生蕨类植物有35 种的横走根状茎、2 种的
匍匐茎、1 种的叶尖具有克隆生长能力,克隆蕨类达93%。在汇编的哀牢山亚热带森林中的170 种(包括石生)有124 种具横走茎,即能通过根状茎克隆的
蕨类就达73%;在西双版纳热带森林中的147 种有116 种具横走茎,即能通过
根状茎克隆的蕨类达79%。
(2)兼性附生蕨类植物——大果假瘤蕨Selliguea griffithiana 为适应林冠与
林下生境,其附生与地生克隆分株的形态、解剖、生理与生长等性状均发生了
显著的可塑性变化,如干季附生分株与地生分株的最大光合速率分别为:2.3 ±
0.15 μmol CO2 ·m-2·s-1、3.2 ± 0.44 μmol CO2 ·m-2·s-1。附生克隆分株的各种功
能性状的可塑性变化有利于缓解林冠水分亏缺的负面作用,而地生分株的性状
则表现为降低林下低光胁迫的消极影响。林下地生分株比林冠附生分株具有更
高的碳同化速率,而附生分株比地生分株具有更低的失水速率。
(3)无论是林冠还是林下生境,同一种兼性附生蕨的克隆整合是干季其分
株存活与生长的关键,且克隆整合在林冠生境中的作用更大,当允许克隆整合
时附生与地生分株的存活率均为98%,而阻止克隆整合时附生与地生分株的存
活率分别降为45%与70%。多物种的实验证明了克隆整合对附生蕨类生长及分
布具有重要作用,当允许克隆整合时分株的存活率为83%-86%,而阻止克隆整合时分株的存活率降为60%-63%,阐明了资源共享是克隆附生植物对资源有限
且异质分布的林冠生境的普适性适应策略之一。(4)多物种的研究发现:基于广义线性模型表明分株年龄对所有三个物种
的存活与生物量的影响均极显著(P <0.001)表明,随着分株年龄的增长,克
隆整合作用降低;基于克隆片段化对所有物种的存活与生物量的影响均极显著
(P <0.001)表明,随着微生境片段化加剧,克隆整合作用增加;基于对分株
存活与生物量的影响的交互作用分别为P <0.001 与P =0.044 表明,克隆片段化
对不同年龄的分株产生的影响有所不同。基于具有两种克隆生长方式的半附生
植物——长叶实蕨的实验结果,表明无论哪种克隆生长方式,尽管不同的克隆
方式的依赖程度不同,但单个分株的存活与生长均有赖于克隆整合作用(P
<0.001)。
(5)多个优势物种的研究表明:基于广义线性模型表明克隆整合对所有七
个物种的存活与生物量的影响均极显著(P <0.001),发现克隆整合在附生植物
种内的互助中发挥了重要的作用;基于邻里植物对所有物种的存活与生物量的
影响均极显著(P <0.001),发现邻里植物的移除产生了负面影响,证明了附生
群落种间关系不是以竞争而是以互助为主;基于克隆整合作用与邻里植物效应
之间对分株存活与生物量的交互作用分别为P =0.021 与P =0.027,表明附生植
物种间互助作用有利于降低分株对克隆整合的依赖。
Degree Level: 博士
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卢华正. 云南热带和亚热带森林附生蕨类植物的克隆性及其生态适应策略[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017.
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