關(guān)于植物性狀進(jìn)化的自然選擇機(jī)制研究一直聚焦在自然環(huán)境因素，如氣候和土壤因素，而關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)管理和土地利用對植物性狀進(jìn)化的自然選擇作用的研究長期滯后于前者。實(shí)際上從長遠(yuǎn)來看，對生態(tài)系統(tǒng)的管理應(yīng)該充分考慮人為管理或土地利用方式對植物的自然選擇作用。鑒于此，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所生態(tài)化學(xué)計量學(xué)組王正文研究員及其合作者開展了相關(guān)研究，目的是考察長期的土地利用方式（割草和放牧等）對植物的覓養(yǎng)能力和競爭適合度的影響是否具有跨世代效應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)初期將來源于不同土地利用方式（割草、放牧及其不同強(qiáng)度）的58個白三葉（Trifolium repens）種群的種子（每個種群有三個家系為代表）種在實(shí)生苗培養(yǎng)盤里，待萌發(fā)并長成至少具有3個復(fù)葉時，在每個家系的實(shí)生苗培養(yǎng)盤中選擇均勻健康的四個實(shí)生苗，分別移栽至通過事先種植競爭者（一定比例的禾草和雜類草混合）形成的四種具有不同競爭環(huán)境的矩形實(shí)驗(yàn)盤中。這四種競爭環(huán)境依次為無競爭者存在、競爭者均勻分布、競爭者集中分布于實(shí)驗(yàn)盤的左半邊和右半邊，其中后兩種競爭環(huán)境的唯一差別在于白三葉實(shí)生苗種植在競爭者種植區(qū)域內(nèi)還是區(qū)域外。研究結(jié)果表明：1）白三葉未在水平方向表現(xiàn)覓養(yǎng)行為，但卻在垂直方向表現(xiàn)了強(qiáng)烈的覓養(yǎng)行為：即在有競爭者存在時葉柄顯著伸長；2）競爭者的存在顯著降低了開花頻率、營養(yǎng)繁殖和地上生物量這三個植株適合度指標(biāo)；3）葉柄長和營養(yǎng)繁殖后代數(shù)目都與母代所處群落的生產(chǎn)力、刈割和放牧強(qiáng)度相關(guān)，但這種跨世代效應(yīng)依賴于實(shí)驗(yàn)處理中競爭者的存在與否和分布格局；4）我們未能將這種跨世代效應(yīng)區(qū)分為母代環(huán)境的遲滯效應(yīng)（carry-over effect）、表觀遺傳(epigenetic mechanism) 還是典型進(jìn)化機(jī)制，但研究結(jié)果已表明土地利用不僅對植物具有直接效應(yīng)，也會對植物后代的性狀產(chǎn)生選擇壓力，這一點(diǎn)啟示我們在制定長期的生態(tài)系統(tǒng)管理對策或制度時，應(yīng)該將這種長期的跨世代效應(yīng)考慮在內(nèi)。
上述結(jié)果發(fā)表在生態(tài)類期刊Oecologia上。
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圖1. 不同競爭環(huán)境下白三葉營養(yǎng)繁殖能力（以生根子代分株數(shù)表征）與母代所處草地的生產(chǎn)力(a)、刈割強(qiáng)度(b)和放牧強(qiáng)度(c)的關(guān)系；圖中自左向右依次為無競爭環(huán)境(No Comp)、全競爭環(huán)境(Comp)、開始生長無競爭的異質(zhì)性競爭環(huán)境(No Comp-Comp)、開始生長有競爭的異質(zhì)性競爭環(huán)境(Comp-No Comp)，下同
圖2. 不同競爭環(huán)境下白三葉生物量與母代所處草地的刈割強(qiáng)度的關(guān)系
圖3. 不同競爭環(huán)境下白三葉葉柄長與母代所處草地的生產(chǎn)力(a)、刈割強(qiáng)度(b)和放牧強(qiáng)度(c)的關(guān)系
