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沉水植物在淡水生态系统中起重要作用,它们的生长受生物因素如水生动物的牧食以及非生物因素如水体营养盐浓度等的影响。螺类是湖泊生态系统中常见的无脊椎动物,其中一些种类可以直接牧食水生植物的活体。然而,有关淡水生态系统中植食性螺类对水生植物群落结构的调节作用机理还不清楚。在本论文中,通过一系列受控实验研究了植食性螺类与沉水植物之间的营养关系,主要结果如下:
1、椭圆萝卜螺(以下简称萝卜螺)能牧食多种水生植物,且牧食率与螺规格显著负相关。萝卜螺对沉水植物的牧食具有选择性,喜食苦草而较少选食马来眼子菜与轮叶黑藻,其选择性随螺规格的增加而加强。尽管萝卜螺能牧食水生植物,然而就螺类牧食几种食物后的特定生长率、壳长增长率以及成活率来看,附生生物仍是植食性螺类一萝卜螺优先牧食的食物种类。
2、螺类牧食损害能够抑制沉水植物一苦草的生长。然而,在萝卜螺密度较低时,则可以促进苦草的生长,此时的作用机理类似于非植食性螺类如环棱螺与沉水植物之间存在的所谓“螺-草互利关系”。
3、螺类牧食损害可以调节植物种间的相对竞争能力。就伊乐藻与苦草种间竞争的实验结果来看,伊乐藻具有明显的竞争优势。然而,由于伊乐藻对苦草的蓬盖作用,螺类牧食损害明显地削弱了伊乐藻的竞争能力,在一定条件下增强了苦草的相对竞争能力。
4、通过改变植物种间的相对竞争能力,螺类牧食损害可以调节植物的群落结构。在以轮叶黑藻、苦草、马来眼子菜及伊乐藻构建的沉水植物群落中,牧食损害使沉水植物群落结构发生了显著变化,随着牧食强度的加大,群落中马来眼子菜与苦草的综合优势比迅速下降,而轮叶黑藻与伊乐藻则稳步上升。分析认为,植物种类的生长特性使伊乐藻与轮叶黑藻在与苦草及马来眼子菜的竞争中占优势,萝卜螺的牧食损害则加速了这种优势地位的获得。
5、对于植食性动物的牧食损害,植物一般具有一定的适应性机制。如,一些水生植物的残体往往具有一定的再生能力。伊乐藻的实验结果表明,三种人工损害方式(去除植株50%叶片,去除植株顶端,以及同时去除植物顶端与50%叶片)对伊乐藻的生长率、主枝与分枝长度的增长、植物的干物质、氮、磷含量等均有不同程度的影响。其中,去叶与去顶去叶损害显著抑制了伊乐藻的生长,相对生长率分别占未受损植株的62.8%与74.4%;去顶与去顶去叶损害使伊乐藻主枝生长几乎停止,却显著促进了植物分枝的生长;去叶损害对植株的生长率、主枝与分枝长度的生长无明显抑制并却显著地降低了分枝的重量。再如,一些水生植物在受损后具有补偿生长能力。苦草的实验结果表明,叶片损害与基质类型对苦草的累积生物量、生物量的分配(根叶比)及分株数均有显著影响。与未受损植物相比,强受损使苦草的累积生物量及无性分株数显著降低,根叶比明显升高,而弱受损与未受损处理之间苦草的这三项生长指标没有明显差别。相对于营养贫瘠的岸泥而言,苦草生长在肥力较高湖泥中的累积生物量较高,而根叶比与分株数较低;叶片损害与基质类型对苦草的相对生长率也有显著影响,受损使苦草的生长率明显提高,而两受损处理之间无显著差别。未受损与强受损时苦草的生长速率在湖泥中明显高于岸泥,弱受损时则相近。