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近些年来气候变化及其对生态系统的影响一直是进化生态学家讨论和研究的热点问题之一。已有研究检验了在不同的群落环境下生物对气候变暖的应变策略。高山植物群落一般被认为会更容易受到全球气候变化的影响,是此类研究理想的实验材料。近年来,针对高山植物对气候变化的响应式样的研究与日俱增。其中,植物的开花物候变化,地理分布格局式样的变化以及它们与各种生态因子间交互作用的式样等是研究高山植物在气候变化过程中最常见的论题。气候变化与植物交配系统之间的相互关系也越来越受到植物学家的关注。大量的个案研究提供了非常丰富的结果,不过,不同的高山植物类群在应对气候变化中其开花与繁殖策略以及繁育系统的变化等,是否具有内在的规律可循值得深入探讨,相关研究将能帮助我们更系统地了解气候变化对植物的影响。 本论文的主要目的是总结归纳人们之前和当下对于高山植物是如何应对气候变化,包括开花策略、交配系统和它们之间的生态学联系等方面的研究,得出普遍规律。本论文具体阐述气候变化是否影响并且如何影响植开花物候,开花数量,花期和生殖成功;并且还讨论了气候变化下高山生态系统的植物的交配系统的植物-传粉者关系的转变。利用网络文献搜索方法,以英文专业词flower phenology,flowerabundance, flower longevity or duration, fruit-set or see-set, mating pattern,breeding system, phenological mismatch, trophic mismatch, phenological shift,mutualistic interaction,climate change or global warming和alpine or alps*等为关键词,在google scholar,web of science和PubMed等网络数据库进行搜索,获得了一些最新的研究结果,通过对这些研究的深入分析,得到了一下一些主要研究结果。 气候变化下高山植物的开花物候,开花数量,居群花期和生殖成功都会发生改变,这些响应的机制也有差异。高山植物开花物候对温度上升的响应并不一致。大多数物种(72%)的开花物候会随温度上升而提前,而居群花期也会有所延长。而对于花展示来说,58%的高山植物的开花数量会随温度上升而减少。对于气候变化对生殖成功的影响,并没有绝对的规律。41%的植物随温度升高其座果率结实率会减少,而有38%的物种则相反,另外还有21%的物种没有明显变化。总结这些研究表明,气候变化会影响植物的开花策略和生殖成功,但是响应模式并不一致。开花物候和单花期对温度大体是正响应,而开花数量则可能呈现负响应。生殖成功的响应则可能是对于两者的一个平衡。气候变化下植物开花物候和花部特征的改变会产生累积效应影响高山群落结构。 另外研究结果还表明,气候变化也会影响植物的交配式样。随着气候变化,植物的花部特征,比如花大小,雌雄蕊隔离,雌雄异熟和花展示都有可能发生变化,这些改变有可能会促进自花授粉和同株异花授粉。随温度上升,植物花可能变小,雌雄功能器官之间的距离就会拉近,潜在异交就会得到抑制。此外,气候变化导致的传粉者物种和活动的减少,和加重的花粉限制也会促使植物由异交向自交转变。 研究还表明,气候变化会破坏动植物之间的营养关系。气候变化对植物-传粉者关系的影响则取决于单个物种(植物或传粉昆虫)的响应。对于植物来说,气候变化会导致开花物候提前或推迟;而对于传粉昆虫来说,气候变化会影响昆虫的出现时间和访花行为。植物-传粉者时空上的错配可能会对植物或传粉者产生负面影响。植物花在传粉者出现之前开放可能面临花粉来源不足从而导致结实的降低。而传粉昆虫过早出现,而开花植物数量不足则会降低传粉者的繁殖力。对于泛化传粉体系来说,植物会倾向于其他的传粉者服务,而传粉者也会寻求其他开花植物作为食物来源。温暖环境下,植物的居群花期的延长和传粉者的活跃都让彼此受益。大的植物群落中,同域物种开花期的重叠,植物-传粉者错配的影响也会减弱。 总之,气候变化对植物的开花策略、交配式样和植物-传粉关系的影响在生态学上具有重要的指示意义。气候变化会影响并改变植物与植物,植物-传粉者甚至植物与微生物之间的相互关系,而植物的生物响应也会不一样。例如,气候变化会导致植物-传粉者之间营养上的错配从而导致植物的传粉者的减少。气候变暖下自交的增加,结实的减少和生存适应能力的降低,可能会最终导致物种的灭绝。另外气候变化也可能产生新的植物-传粉者关系,可能对彼此有益也有可能有害。综合以上种种,气候变化会导致高山生态系统中植物物种数量和多样性发生改变。因而,研究气候变化下高山植物的生殖策略对于评估未来全球变暖的环境下植物居群和群落动态结构至关重要。同时更多这方面的研究也需要在全球范围内进行。