论文部分内容阅读
传粉是种子植物有性生殖过程中一个关键的环节，植物与传粉者的相互作用对于种群的维持和发展以及提供必要的生态系统服务功能具有重要意义。全球气候变暖背景下，植物与传粉者相互作用的变化，将影响群落的组成和结构，进而影响生态系统的功能。因此，本研究以峨眉山中低山地区虫媒草本植物红雉凤仙花为研究对象，通过红外加热器模拟增温，以植物与访花者相互作用为研究核心，以“开花-传粉-结果-种子萌发-苗生长”为研究主线，经过两年增温实验，系统研究了增温对开花物候、花部特征、传粉特征、种子产量和质量、种子萌发和幼苗生长等方面的影响，探讨了气候变暖对植物与传粉者相互作用影响的格局、机制和后果。 本研究主要内容包括：⑴红雉凤仙花的单花寿命为5～7 d，人工种群的花期约为107～123 d;单花开花进程依其形态和散粉时间可分为8个时期:花蕾期、开花前期、开花初期、完全开放期、花朵散粉期、雌性期、凋谢期和果实出现期。由于该植物杂交指数等于4，花粉/胚珠比约为20000，结合人工套袋和授粉实验表明，该物种的繁育系统属于异交为主，部分自交亲和，需要传粉者。⑵在2010年和2011年增温实验中，增温使日平均气温分别比对照提高了1.416℃和1.250℃。在2011年，增温使10 cm深土壤温度比对照提高了2.591℃，而大气相对湿度则比对照降低6.192％。增温对土壤含水量无显著影响。⑶在两年的增温实验中，增温使红雉凤仙花的初花时间延迟，开花持续时间缩短。表型选择分析表明，对照和增温条件下，初花时间对座果率有显著的正效应，而且初花时间和开花振幅对成熟种子数和种子重都有显著的正效应。与对照相比，增温条件下，对终花时间的方向性选择梯度显著。⑷增温导致红雉凤仙花花冠缩小、蜜距缩短;单花寿命和雌性期长度缩短，花粉活力或柱头可授性降低;花蜜糖浓度增加，而对距弯曲度、距圈直径、花蜜体积、雄性期长度和花色素苷含量无显著影响。⑸增温改变了访花者的物种组成，原本在对照条件下的短口器盗蜜者转为传粉，而且访花者种类增加。虽然增温没有显著影响传粉频率和总访问频率，但是，增温显著降低了盗蜜相对频率，增加了小型蜂类的传粉比。同时，增温使传粉者和盗蜜者在一天中的访问节律由交错访问变成同步访问。增温对植物开花物候与访花者活动时间的同步性无显著影响，但是增温导致花冠筒与传粉者长度差缩小，因而改变了花与传粉者的形态匹配性。⑹增温使红雉凤仙花单果水平的结籽率下降，没有显著提高个体水平的种子产量和质量，反而在2010年有显著的降低作用。尽管增温降低了种子生活力，但是对种子萌发率和幼苗生长无显著影响。实验表明，湿沙窖藏是红雉凤仙花种子最佳的贮藏方式。⑺模拟增温使红雉凤仙花初花时间延迟，开花持续时间缩短，花冠和距缩短，盗蜜频率比降低，访问昆虫组成变化，花与传粉者的形态匹配性改变，因而导致单果水平结籽率下降;增温并没有提高个体水平的种子产量和质量。上述结果说明，全球气候变暖可能将打破植物与传粉者的形态匹配性，不利于红雉风仙花单果水平的生殖成功，但是增温可以通过调节花数以维持种群大小。