散布是指植物以各种散布体离开母体到达一个安全生境的过程,是植物生活史中最重要的生态过程之一。蚂蚁是一类重要的种子传播者,蚂蚁散布(蚁播,myrmecochory)在自然界中普遍存在。蚂蚁传播种子过程中,蚂蚁得到食物,植物种子得到传播,双方的适合度都能得到提高。相对于鸟类和哺乳类等动物传播种子的研究而言,目前关于蚂蚁传播的研究相对薄弱,对蚂蚁散布机制的认识也非常有限。我们以蚁播植物为研究材料,围绕蚂蚁对植物种子散布及其影响因素等内容,通过野外调查与观察、野外与室内受控实验,开展蚂蚁行为(觅食和搬运行为,再散布行为)、植物适应性特征(植物气味)、相邻植物干扰及人类活动干扰对“蚂蚁一植物”相互作用影响的研究。主要得到以下结果:(1)研究了蚂蚁觅食及搬运行为对阜平黄堇(Corydalis wilfardii)和小花黄堇(C.racemosa)种子散布的影响。结果显示,双针棱胸蚁(Pristomyrmex pungens)和束胸平结蚁(Prenolepis sphingthorax)是两种植物种子的共同搬运者。搬运种子时,前者行使群体募集行为,后者行使简单协作募集行为。对于阜平黄堇种子,双针棱胸蚁在原地或搬运途中取食其油质体后抛弃的种子量约占种子总数的56%,而44%被搬运至蚁巢,平均搬运距离和搬运效率分别为(1.85 ±0.24)m和(43.8 ± 7.5)粒/h;而束胸平结蚁会将全部种子直接搬至蚁巢,平均搬运距离和搬运效率分别为0.45 m和(7.3 ±2.2)粒/h。对于小花黄堇种子,两种蚂蚁均将完整种子全部搬运至蚁巢,平均搬运距离分别为(6.27 ±4.40)m和(6.65 ±1.64)m,搬运效率分别为(34.2 ±6.5)粒/h和(10.6 ±3.2)粒/h。这说明行使群体募集行为的蚂蚁的搬运效率高于行使简单协作募集行为的蚂蚁,蚂蚁散布导致两种种子到达蚁巢的数量和搬运距离不同,而这种不同与蚂蚁的觅食对策、搬运行为和种子特征有关。(2)研究了主要散布蚁类皱红蚁(Ayrmica ruginodis)对假刻叶紫堇(C.pseudoincisa)、羽毛地杨梅(Luzula plumosa)、柔毛淫羊藿(Epimedium pubescens)和铁筷子(Helleborus thibetanus)等4种蚁播植物种子的再散布(re-dispersal),并研究了再散布后种子的命运。结果显示,皱红蚁对4种种子再散布的概率不同,再散布种子上油质体的残留量在种间存在变化。再散布后丢弃在地表的种子会再次被蚂蚁搬运,但蚂蚁偏好于带有油质体的种子,而鼠类对种子的取食与油质体的有无无关。再散布后种子在地表的(分散)格局提高了种子被蚂蚁发现的概率,同时降低了被鼠类取食的概率。这说明油质体、种子大小和再散布后种子的分布格局是影响种子命运的重要因素。种子的再散布可能会影响植物的适合度,最终影响植物的多度和分布。将再散布过程考虑到蚁播过程中有助于更好的理解蚁播对植物适合度的影响。(3)有关蚁播植物种子传播的研究主要关注种子初次传播阶段和蚂蚁传播阶段,种子“再散布”阶段常被忽视。我们比较了紫堇属两种植物(刻叶紫堇[C.incisa]和阜平黄堇)种子的初次散布阶段、蚂蚁散布阶段和再散布阶段。其中,刻叶紫堇的初次散布方式为弹力散布,阜平黄堇的初次散布方式为重力散布。结果显示,刻叶紫堇的弹射距离比阜平黄堇远8倍。油质体的存在增加了种子对蚂蚁的吸引力。蚂蚁对阜平黄堇种子的搬运效率和搬运距离均高于刻叶紫堇。宽结大头蚁(Pheidolenoda)和双针棱胸蚁是两种植物种子的主要搬运蚁类。宽结大头蚁体型相对较大,能将两种种子均抛出蚁巢,而双针棱胸蚁体型相对较小,只能将阜平黄堇种子抛出蚁巢。蚂蚁对两种种子的再散布距离没有显著差别,但蚂蚁对刻叶紫堇和阜平黄堇种子的再散布距离比蚂蚁散布阶段的搬运距离分别近3倍和8倍。自然条件下,72 h内被蚂蚁抛弃的种子没有被其它动物取食。结果表明,蚁播植物种子散布三个阶段的重要性在不同物种间发生变化,种子特征和蚂蚁大小是引起这种变化的重要因素,这种不同可能会进一步影响同属植物的种群更新。(4)蚁播植物会进化出多种散布综合征以增加种子被蚂蚁发现和搬运的概率,很多植物会散发出气味,但目前还不清楚植株气味在种子散布中的作用。我们用Y型嗅觉仪检测了主要散布蚂蚁(双针棱胸蚁)对5种同域分布的紫堇属植物(阜平黄堇、小花黄堇、间距紫堇[C.sheareri]、北越紫堇[C.balansae]和刻叶紫堇)叶片和种子的行为反应。其中,阜平黄堇和小花黄堇植株具有挥发性气味。同时我们也开展了野外和室内受控实验,研究了气味对蚂蚁搬运种子的影响。结果显示,双针棱胸蚁被阜平黄堇和小花黄堇叶片的气味显著吸引。蚂蚁发现新鲜叶片附近种子的时间均早于处理叶片(无气味),并且对新鲜叶片附近种子的搬运更快。这些结果表明,叶片气味可以吸引散布蚂蚁,这种吸引进而增加了蚂蚁对种子的搬运。研究表明叶片气味在影响蚂蚁一种子相互关系中起这重要但一直被忽视的作用。(5)研究了相邻植物种子存在对目标植物种子散布的影响,并通过排除实验(排除蚁类、排除鼠类和对照)检测了蚂蚁和鼠类在调控相邻植物和目标植物关系中所起的作用。同时,我们也检测相邻植物种子的影响在林缘和林下是否不同。结果显示,排除蚁类处理中(只有鼠类),相邻植物种子的存在并未影响鼠类对目标植物种子的取食。在排除鼠类处理中(只有蚁类),铁筷子种子的存在显著减少了蚂蚁对柔毛淫羊藿种子的搬运,即存在关联效应(Associational effects),但是这种影响只发生在林下。我们也发现主要种子散布蚂蚁皱红蚁的多度在林缘显著高于林下。这些结果表明相邻植物种子的存在会影响蚂蚁对目标植物种子的搬运,而鼠类的存在减弱了这种影响。关联效应在不同生境间的变化与主要散布蚂蚁的多度密切相关。这些发现有助于增进对林下多种蚁播植物共存和群落维持机制的理解。(6)以广泛分布于秦岭南坡的小花宽瓣黄堇(C.giraldii)为研究对象,比较了路边碎石堆生境(强干扰生境)、弃耕地生境(中干扰生境)和林下生境(未干扰生境)中蚂蚁多度和丰富度的变化,及这种变化对蚂蚁传播种子的影响。结果显示,三种生境中共发现13种蚂蚁,其中5种为种子散布者。不同生境间散布蚂蚁的组成显著不同,散布蚂蚁丰富度在不同生境间没有显著差异,但碎石堆生境中的蚂蚁多度比弃耕地生境降低了 21%。林下和弃耕地生境中的主要散布蚂蚁体型较大,分别为皱红蚁(Myrmicasp.)和丝光蚁(Formica fusca),而路边碎石堆生境中主要散布蚂蚁体型相对较小,为奇异毛蚁(Lasiusalienus)。这种不同导致碎石堆生境中种子散布效率和散布距离均低于其他两种生境。不同生境间种子散布的不同主要是因为散布蚂蚁的种类和多度不同,这可能是对蚂蚁—种子相互关系专性化的响应。研究结果也表明人为活动对生境的干扰会影响蚂蚁—植物相互作用的强度和方向。这些结果表明蚂蚁觅食和搬运行为、再散布行为会影响蚂蚁对种子的传播效率和种子命运;植物叶片气味会促进蚂蚁对种子的传播;环境中的影响因素会通过影响蚂蚁的多度、组成和蚂蚁行为,进而影响“蚂蚁一植物”相互关系。