榕树在北缘分布的限制性因素及其对气候变化的响应

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gkhksmq
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
榕树与其高度专一的传粉榕小蜂是动植物关系中最特化、最典型的互惠共生系统。全球约750种榕树主要分布在热带和亚热带地区,中国榕树的分布局限在南部地区。有研究报道气候主要通过影响物候过程限制榕树的分布,而要探索这一过程中限制榕树分布的机制还需要更多的观察和研究。本研究选择云南有明显纬度、海拔和气候差异的西双版纳勐仑和怒江六库两个点,对比研究多种榕树在不同气候环境下的繁殖物候,探讨榕树在北缘分布的限制性因素,为最终揭示榕-蜂互惠系统及相似系统在气候变化中的适应和稳定性机制提供科学依据。此外,我们对西双版纳两种能进果产卵的金小蜂Diaziellayangi和Lipothymus sp.的产卵行为进行研究,探讨它们与传粉榕小蜂共存的机制。  1.西双版纳是亚洲热带大陆榕树和榕小蜂分布的中心之一,位于亚洲热带北缘,季节性气候变化强烈,也是榕-蜂互惠系统稳定性维持相对脆弱的地区。向北随着纬度增加,部分种类的榕树由南向北延伸到怒江地区,同种榕树的自然分布在纬度上跨度大。我们大尺度系统比较了自然分布于西双版纳和怒江地区的三种榕树及其榕小蜂季节性的繁殖物候,包括两种雌雄同株榕树高榕、聚果榕和一种雌雄异株榕树鸡嗉子榕。与季节性的气候变化联系起来对比研究共存于两地的榕树在不同气候环境下的适应。研究结果发现:(1)雌雄同株的高榕在西双版纳结果物候是典型的树内花期同步、树间花期异步的模式,而在六库,高榕的结果物候是连续的,树内花期交叉重叠,可增加了榕-蜂相遇的机会;相对于两双版纳,六库高榕果的发育时间长;西双版纳高榕单果内繁殖的传粉榕小蜂和种子的数量高于六库;六库高榕传粉者(Eupristina altissima)的数量比欺骗者(Eupristina sp.)少,欺骗者占了主导地位;六库高榕果内非传粉小蜂种类少,小蜂群落结构简单,说明高榕果内非传粉小蜂与寄主榕树的依存度低,群落多样性的降低也是环境恶化的体现;西双版纳高榕的榕小蜂多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均高于六库。西双版纳高榕物候种群内B期果和D期果可很好的衔接,种群繁殖循环顺畅,而在六库则出现几次未能正常衔接的情况。这些研究结果表明,北缘分布的高榕为了维持种群成功繁殖进化出了树内结果花期交叉重叠的适应策略,但仍存在榕-蜂相遇困难现象,此外,较长的榕果发育时间,较低的榕小蜂与种子的繁殖数量都表明高榕在分布北缘六库有较低的繁殖成功效率。同时我们认为六库较高的欺骗者数量可能是欺骗者更容易适应气候变化和生境恶化。(2)雌雄同株的聚果榕在西双版纳结果物候也是树内花期同步,而在亚热带的六库地区结果花期交叉重叠。聚果榕一年多次结果,较短的发育期和较短的结果间歇是聚果榕在进化中的一种适应,有利于榕树和榕小蜂的繁殖,也使得其榕-蜂在西双版纳和六库繁殖循环均可很好地衔接。相对于西双版纳,六库聚果榕果内的传粉榕小蜂数量极低、种子数量较少,大量脱落的榕果中没有传粉榕小蜂,这种现象在冬季更为严重;西双版纳的聚果榕仅在冬季极少量的榕果中发现未繁殖传粉榕小蜂。与高榕不同的是聚果榕内的非传粉小蜂群落与寄主的依存度高,六库聚果榕的小蜂多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均高于西双版纳。结果表明,聚果榕一年多次结果的物候,加上其在六库榕树结果花期树内交叉重叠的适应策略,可保障其在北缘分布区成功繁殖,但是聚果榕的繁殖成功率在六库已显著降低。(3)雌雄异株的鸡嗉子榕在西双版纳有两个结果高峰期,均在温度高的雨季,雌雄树树内结果物候基本同步,但在六库结果物候是持续的。鸡嗉子榕在西双版纳可成功完成繁殖,而六库鸡嗉子榕榕大量的A期果在冬季因传粉榕小蜂缺乏未能被传粉而脱落,鸡嗉子榕仅在夏季榕蜂可很好的衔接,榕-蜂衔接在冬天出现缺口。六库鸡嗉子榕传粉榕小蜂的数量比西双版纳低,种子数量与西双版纳基本相同。鸡嗉子榕的榕小蜂群落结构与聚果榕相似,六库鸡嗉子榕的榕小蜂多样性指数、均匀度指数和丰富度指数高于西双版纳。研究结果显示:北缘地区鸡嗉子榕及其传粉榕小蜂繁殖效率低,并且在冬季繁殖循环衔接困难。  榕树北缘分布的限制性因素分析显示:西双版纳的榕树多样性高,而从南向北随着纬度增加,榕树的多样性在急剧下降。说明西双版纳冬季干冷的气候并未对榕树的成功繁殖造成明显影响,但继续向北,繁殖困难越来越明显。许多热带植物也呈现出了随纬度增加多样性递减的现象,这可能仅仅是由于霜冻死了植物的叶和茎,而与正常传粉和物候无关。但是榕树能被种植于其自然分布区以北的地方,所以限制榕树北部分布的因素是其能否成功繁殖。通过系统比较三个种在西双版纳和分布北缘的繁殖,我们发现北缘分布的榕树适合度降低:较慢的榕果发育速度,传粉榕小蜂的数量和种子的数量减少,较低的传粉榕小蜂丰富度和较高的非传粉榕小蜂丰富度。榕-蜂的物候衔接在高榕上已出现问题,在鸡嗉子榕上表现更加明显,冬季果基本全部脱落。向北缘分布,榕-蜂的繁殖会遇到更大的困难而不能成功繁殖。  2.同时,我们也对分布于西双版纳热带地区的雌雄异株斜叶榕进行系统的繁殖物观测。研究结果发现:斜叶榕雌树和雄树全年有一次大量结果的高峰期,其余时候有少量的榕果来维持种群的平衡;榕小蜂羽化的高峰期在12月至次年1月份;雌果在旱季末雨季来临之前发育成熟。斜叶榕进化出这种独特的繁殖物候最大限度的发挥了榕树雌性的功能,这种结果模式有利于种子散布,同时榕小蜂在低温的1月份高有较多活动保证了斜叶榕的成功繁殖。  3.我们通过控制性实验等方法研究了两双版纳两种能进果产卵的金小蜂Diaziellayangi和Lipothymussp.与钝叶榕传粉榕小蜂Eupristina sp.之间的关系。通过测量这三种小蜂的个体大小和瘿花的大小,发现两种金小蜂的头长、干重均比传粉榕小蜂的大,它们的瘿花也比传粉榕小蜂大。再观察三种小蜂产卵器在柱头上的插入点,并荧光染色观察三种小蜂的卵巢结构,发现这两种进果产卵的金小蜂与传粉榕小蜂一致用相同的产卵位点,都从柱头基部1/4处将处插入产卵器,并沿花柱将卵产于子房中。荧光染色观察发现这三种小蜂的卵都是同步成熟的。通过解剖榕果内小花的子房发现三种小蜂的卵被产在子房里同一位置。但是两种金小蜂单独存在时不能独立产卵,它们必须依赖传粉榕小蜂产卵造瘿,金小蜂的存在减少了传粉榕小蜂的繁殖率。通过测量花柱和三种小蜂的产卵器长度,发现传粉榕小蜂的产卵器可以到达所有的雌花子房,而D.yangi和Lipothymus sp.仅能利用38.2%和32.0%的雌花子房。针对测量子房无卵、有卵的雌花花柱长度发现三种小蜂没有倾向于产短花柱的雌花。同时通过测量榕小蜂进入24小时后的子房+花梗长度发现子房被产卵刺激后有一个造瘿发育过程。研究结果表明,进果产卵的金小蜂不能独立的造瘿,它们不是通常意义上的寄居者,由于它们能修饰瘿花,更有利于自身发育,我们把它们称为二次造瘿者,这是榕小蜂一种新的食性模式。
其他文献
本文在大量野外调查的基础上,对南水北调中线总干渠工程沿线植物区系特征和主要植被类型进行了系统的研究分析。结果表明:(1)沿线典型植被类型的主要组成种类约有360种,隶属于10
该文根据等离子体刻蚀中产生的废气定量分析的特殊条件,提出了电感耦合等离子体原子发射光谱检测方法来定量分析废气中的有害成份.该文首先讨论了等离子体原子发射光谱定量分
[目的]湿地松是南方地区优先推广的优质产脂树种.但湿地松分子遗传基础薄弱,基因组序列信息匮乏,影响了湿地松基因组学的深入研究.目前,湿地松分子研究所用的SSR标记主要来自
该文主要研究了氧化锌纳米线和碳纳米管场发射特性.采用物理组装方法和化学组装方法在钨针尖上组装碳管.采用物理组装方法得到了碳管或碳管束站立在钨针尖表面的实验样品.采
自2007年起,怒江州福贡县开始大面积种植草果,但由于缺乏经验,草果多被种植在不适宜的生境内,并以半野生栽培的现象存在,导致了草果产量不稳定。本研究旨在探究怒江地区草果种植适
谷氨酸棒杆菌是工业生产氨基酸的主力菌株,与大肠杆菌相比,低两个数量级的DNA电转化效率是限制其高效代谢工程改造的重要因素。目前主要通过热激短暂破坏限制性修饰系统和添加
该论文对MEMS(Microelectromechanical Systems)系统设计的结点化模型进行了研究,建立了梁、集总弹簧,集总质量、平板质量、气隙、梳齿驱动和锚点等基本单元模型.选取位移(包
本文以松嫩平原苏打盐碱化地区优势植物羊草(Leymus chinensis)为试验对象,系统地研究了羊草萌发和生长过程中对不同苏打盐碱胁迫的响应,对羊草移栽治理重度盐碱地技术及相关的
协同作战能力(CEC)是为了适应新时期海军防御作战的需要而开发的一套新式作战系统,它充分利用计算机、通信网络和性能优越的处理器支持,实现目标追踪航迹复合、雷达探测捕获
由于微电子元器件尺寸不断的缩小和集成密度的不断提高,传统计算机面临着越来越多的诸如交联、高功率散热等严重的问题,这些都促使人们试图寻找基于新原理的计算模式.在这篇