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青藏高原作为独特的地理单元,是全球最为复杂的地域之一,也是对全球变化最为敏感的区域之一。植物的繁殖特征作为物种生存、定居和种群扩张的重要特征,全球气候变化背景下该特征受环境影响较大。探究其繁殖策略及资源分配在异质性环境的差异有助于深入理解和预测植物种群未来动态变化,本文以陇蜀杜鹃(Rhododendron przewalskii)为研究对象,比较分析其花部特征的时空动态及生物量分配特征,初步分析了陇蜀杜鹃的传粉效率及传粉者类型在海拔间的差异,为该植物繁殖生态应对环境变化的响应机制和青藏高原地区生物多样性的保护措施提供科学依据。
本研究在青藏高原东南缘岷江源区松潘县选取了弓杠岭、斗鸡台和卡卡山3处样地,在2019年、2020年的陇蜀杜鹃花期(5~6月)野外取样,在陇蜀杜鹃自然分布海拔设置样方取开花期的当年生杜鹃小枝,比较分析花部特征的时空变化(海拔、坡向、年际)及其构件间的权衡关系。2020年在卡卡山进行野外传粉控制实验,对比分析不同海拔陇蜀杜鹃的传粉效率及传粉者类型差异。主要结论如下:
(1)弓杠岭样地3963m海拔花冠小且花冠管细长,4040m海拔则花冠大但花冠管较粗短;斗鸡台样地海拔间花冠形状差异不显著(P>0.05),3779m海拔花冠最小(P<0.05);卡卡山样地海拔间花冠大小并无显著差异(P>0.05),但3921m海拔花冠管比其他海拔开放(P>0.05)。弓杠岭样地花柱、子房、雌蕊和花梗在4040m海拔长度显著大于3963m海拔(P<0.05),斗鸡台和弓杠岭则表现为随海拔上升,花柱、子房、雌蕊和花梗变短(P<0.05)。卡卡上样地不同坡向花部特征表现为:东坡花冠显著大于东北坡(P<0.05))。结合土壤环境分析,土壤温度、容重和pH值可能是导致花部特征差异的原因。卡卡山样地花冠大小在年际间并无显著差异,花冠槽则变浅(即雌蕊更为暴露),随年份增长花柱、子房、雌蕊和花梗长变短(P<0.05)。
(2)花冠管长-花冠管径在卡卡山3921m海拔显著相关(P<0.05),为等速生长关系(P<0.001)。雌蕊长度-花冠管长在3673m海拔为显著相关(P<0.05),为异速生长关系且雌蕊生长速率大于花冠管长的生长速率(P<0.001)。表明雌蕊长度在柱头出管距离的调节中起主要作用。叶在小枝内生物量分配较高,海拔间生物量平均占比约53.25%。花冠在花构件中具有较高生物量分配,海拔间生物量平均占比57.75%。
(3)陇蜀杜鹃的传粉者包括鸟类、中体型膜翅目昆虫(蚂蚁)和双翅目昆虫、小型双翅目昆虫以及极小型昆虫。低海拔(3673m)区域小型双翅目昆虫为陇蜀杜鹃主要有效传粉者,高海拔(3836m)区域鸟类为主要的有效传粉者。
综上所述,异质生境下陇蜀杜鹃种内花部性状具有较大的变异性,使得杜鹃有在高寒生境中得到较高繁衍机会,有利于其种群的稳定与扩展。除土壤条件以外,气候因子和传粉者的选择可能同样具有调控花部特征的作用。在高海拔地区陇蜀杜鹃的传粉系统已经泛化为风-虫媒混合系统。
本研究在青藏高原东南缘岷江源区松潘县选取了弓杠岭、斗鸡台和卡卡山3处样地,在2019年、2020年的陇蜀杜鹃花期(5~6月)野外取样,在陇蜀杜鹃自然分布海拔设置样方取开花期的当年生杜鹃小枝,比较分析花部特征的时空变化(海拔、坡向、年际)及其构件间的权衡关系。2020年在卡卡山进行野外传粉控制实验,对比分析不同海拔陇蜀杜鹃的传粉效率及传粉者类型差异。主要结论如下:
(1)弓杠岭样地3963m海拔花冠小且花冠管细长,4040m海拔则花冠大但花冠管较粗短;斗鸡台样地海拔间花冠形状差异不显著(P>0.05),3779m海拔花冠最小(P<0.05);卡卡山样地海拔间花冠大小并无显著差异(P>0.05),但3921m海拔花冠管比其他海拔开放(P>0.05)。弓杠岭样地花柱、子房、雌蕊和花梗在4040m海拔长度显著大于3963m海拔(P<0.05),斗鸡台和弓杠岭则表现为随海拔上升,花柱、子房、雌蕊和花梗变短(P<0.05)。卡卡上样地不同坡向花部特征表现为:东坡花冠显著大于东北坡(P<0.05))。结合土壤环境分析,土壤温度、容重和pH值可能是导致花部特征差异的原因。卡卡山样地花冠大小在年际间并无显著差异,花冠槽则变浅(即雌蕊更为暴露),随年份增长花柱、子房、雌蕊和花梗长变短(P<0.05)。
(2)花冠管长-花冠管径在卡卡山3921m海拔显著相关(P<0.05),为等速生长关系(P<0.001)。雌蕊长度-花冠管长在3673m海拔为显著相关(P<0.05),为异速生长关系且雌蕊生长速率大于花冠管长的生长速率(P<0.001)。表明雌蕊长度在柱头出管距离的调节中起主要作用。叶在小枝内生物量分配较高,海拔间生物量平均占比约53.25%。花冠在花构件中具有较高生物量分配,海拔间生物量平均占比57.75%。
(3)陇蜀杜鹃的传粉者包括鸟类、中体型膜翅目昆虫(蚂蚁)和双翅目昆虫、小型双翅目昆虫以及极小型昆虫。低海拔(3673m)区域小型双翅目昆虫为陇蜀杜鹃主要有效传粉者,高海拔(3836m)区域鸟类为主要的有效传粉者。
综上所述,异质生境下陇蜀杜鹃种内花部性状具有较大的变异性,使得杜鹃有在高寒生境中得到较高繁衍机会,有利于其种群的稳定与扩展。除土壤条件以外,气候因子和传粉者的选择可能同样具有调控花部特征的作用。在高海拔地区陇蜀杜鹃的传粉系统已经泛化为风-虫媒混合系统。