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濒危物种及其种群的保护是地球生物多样性维护和生态系统维持的基础和关键。格木(ErythrophleumfordiiOliv.)由于其优良的硬木和药用特性而遭到了过度的开发和利用,导致其分布大面积较少,现存的种群大多以小种群的形式割离散布存在。目前格木已被IUCN列为在不久的将来有极高野外灭绝危险的濒危(EN)等级。为更有效地实现对格木及其种群的保护,本研究通过开发微卫星分子标记对鼎湖山国家级自然保护区内的孤立格木小种群开展了分子生态学的研究,主要包括种群的建群历史和遗传多样性研究、种群的繁殖和更新生态学研究以及种群的空间遗传结构研究等方面。主要研究结果如下:
1.鼎湖山格木种群不可能是单一个体起源,而可能是由大龄成树个体与格木王一起形成的“二次建群(群体)事件”重新恢复的。
2.虽然处于严重的孤立和抑制状态,但鼎湖山格木小种群没有在恢复过程中出现严重的遗传多样性丢失,也没有出现瓶颈、稀有基因丢失和近交等会导致小种群遗传多样性丢失或加剧丢失的不利效应,同时还表现出遗传多样性恢复的潜力。树木所具有的长寿命及伴随的持续多次繁殖特性是种群遗传多样性没有出现严重丢失同时还表现出恢复潜力的最主要原因。
3.格木能够自交产生后代,但异交占据着绝对的优势,以后代个体估测的异交率在该种群中占了91.0%。
4.成树个体之间的繁殖成功率表现出明显偏斜的差异,但这种差异随着后代个体年龄的增大而减小;成树个体繁殖成功率与成树个体的大小表现出正相关关系,这种正相关关系随着后代个体年龄的增大而得到加强,表明体型大的个体可能会有更高的适合度,但适合度的优势可能在后代的前期存活过程中(即2m以下)更容易体现;格木王的体型优势极大地影响着种群成树个体间的繁殖成功率以及个体繁殖成功率与个体大小之间的相关关系。
5.基于所有后代个体估测的种子扩散平均距离和花粉扩散平均距离分别为25.83m和35.39m。基于各径阶组后代个体估测的种子扩散平均距离在H0.5(H<0.5m)、H1-0.5(0.5m≤H<lm)和H2-1(1m≤H<2m)三个径阶组之间依次增大,反映了随着个体成长格木个体耐荫特性减弱以及密度制约效应的影响;以径阶组JUV(H≥2m且DBH<15cm)个体估测的种子扩散平均距离没有延续此前的递增趋势,而是小于径阶组H2-1估测的种子扩散平均距离,这可能与种群在早期恢复阶段母树周围还存在足够的空间供给有关。
6.新个体更募格局属于McCanny提出的稳定存活(Invariantsurvival)模型,即新个体的建立格局呈现出随后代-母本距离增大而单调递减的趋势,而近距离和远距离扩散个体都表现出相对一致的存活率,可能是因为种群中的后代个体面临相似的生存压力有关,如相似的害虫取食压力或光照需求压力。
7.鼎湖山格木种群的空间遗传结构在5个龄阶期中,年龄较小的两个龄阶期幼苗(SEED)和幼树(SAP)和一个年龄较大的龄阶期更新成树(RADU)找到了明显的空间遗传结构,而年龄最大的龄阶期大龄成树(SADU)以及青年树(JUV)没有找到明显的空间遗传结构。幼苗和幼树中找到的空间遗传结构反映了格木种子的有限扩散特征,而更新成树找到的明显空间遗传结构应该反映了种群的历史发展特征。同样,各龄阶期依次累加后种群遗传空间结构的构成也反映出这两个特征,SR(大龄成树+更新成树)和SRJ(大龄成树+更新成树+青年树)阶段反映出种群的历史发展特征,而SRJS(大龄成树+更新成树+青年树+幼树)和All(所有采样个体)阶段反映出格木种子的有限扩散特征。将幼苗和幼树分为扩散与非扩散个体以及母树上坡面和小坡面个体后发现,非扩散个体或母树小坡面个体对幼苗和幼树总的空间遗传结构有更大的贡献。
因此,无论是从种群遗传学和种群生物学的角度来看,鼎湖山孤立格木小种群目前都较好地维持着一个相对稳定的种群状态。但是,由于格木的阳性特征以及其种子的重力扩散特征,种群的面积和个体数量都没有得到很好增长。这种较低的种群自我扩张和增长能力使得鼎湖山格木种群仍然面临着群口的随机性、环境波动、灾难事件以及与群落其他物种间的竞争失败等统计学因素(demography)带来的危险。因此,对于格木及其种群的保护,遗传因素的重要性相比统计学因素可能要相对较低,所以在格木及其种群的未来保护中需要对种群的统计学因素和对如何实现种群的有效快速增长给予更多的关注。