植物種子生產(chǎn)的時空動態(tài)及潛在結實機制是決定種群動態(tài)及群落構建的重要生態(tài)過程。種子生產(chǎn)大小年(Mast seeding)即多年生植物種群的種子生產(chǎn)在年內(nèi)同步且年際間高度變異的現(xiàn)象,這種生產(chǎn)格局在大量物種中都有出現(xiàn)。傳粉效率增加和捕食者飽食被認為是有利于mast seeding進化的兩個主要的選擇性壓力,而氣候條件則是一個直接的作用因子。
在溫帶森林,許多優(yōu)勢物種都出現(xiàn)mast seeding這一現(xiàn)象。群落水平的種子生產(chǎn)的時空同步性,可以使一些自身種子產(chǎn)量甚至都不足以滿足通食捕食者的物種受益。對森林群落水平上種子生產(chǎn)的長期監(jiān)測的缺乏,阻礙了我們了解和預測植物群落對物種特定生殖壓力和氣候變化的響應。因此,在全球變暖的大背景下,探究森林生態(tài)系統(tǒng)更新及動態(tài),特別是生殖動態(tài)及其導致的更新格局對森林具有廣泛而深遠的意義。
基于此,中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所天然林生態(tài)組王蕓蕓博士等,以長白山闊葉紅松25公頃樣地內(nèi),連續(xù)8年的野外種子收集數(shù)據(jù)為研究對象,檢測了群落內(nèi)20個木本植物物種八年間的種子生產(chǎn)的變異性和同步性,并且驗證了傳粉效率假說以及氣象因子對種子生產(chǎn)的直接作用,即長白山溫帶闊葉紅松林群落水平的種子生產(chǎn)動態(tài)同時決定于進化中的選擇壓力(傳粉效率假說)和氣象因子的直接作用。而捕食者飽和假說在這八年的研究中僅僅表現(xiàn)出微弱的作用。
研究結果以Variation and synchrony of tree species mast seeding in an old-growth temperate forest (DOI: 10.1111/jvs.12494)發(fā)表于Journal of Vegetation Science (IF= 3.151)。該研究得到中國國家重點研究與發(fā)展計劃專項(2016YFC0500301),中國科學院國際合作項目(151221KYSB20130003, LFSE2014–03), 國家自然科學基金(413301057)資助。
圖1.種子生產(chǎn)的年際變異
圖2. 四個用于mast seeding格局分析的物種的種子生產(chǎn)的年際變異,物種以種子總量降序排列。虛線代表2006-2008年種子產(chǎn)量的年平均值,實心小正方形表示種子生產(chǎn)大年,空心表示種子生產(chǎn)的普通年份。FRMA-水曲柳,ULJA-春榆,ACPS-假色槭,PIKO-紅松
圖3. 不同傳粉模式(a)和擴散方式(b)的物種組間的平均年際種子產(chǎn)量變異