花粉作为种子植物的雄配子体,常常借助动物作为载体,才能成功到达雌性结构表面。访花者在采集花蜜、花粉等食物报酬的过程中,帮助植物传递了花粉。蜂类被认为是自然与农业生态系统中最重要的传粉者类群,但同时蜂类将花粉作为唯一的蛋白质食物来源,它们会消耗数量巨大的花粉。因此,植物与蜂类等收集花粉的访花者之间会竞争花粉源。植物是如何减少访花者造成的花粉损失以及提高花粉传播效率的呢?前人假设花粉大小、花粉壁厚度和花粉表面的刺状雕纹等形态特征可能会影响蜂类收集花粉的行为和强度,并提出两个与刺状雕纹的适应意义有关的假说:(1)花粉表面的刺能够阻碍蜂类收集花粉;(2)花粉表面的刺有助于花粉附着在传粉者身体表面,但以上观点还需要进一步的实验性探究。在本研究中,我们测量了 35科85属106种植物的花粉形态特征,包括花粉极轴长、赤道轴长、花粉壁厚度、刺的长度和数量等,并结合花药隐藏或暴露的情况和熊蜂对花粉的收集行为进行综合分析,以期系统地探究花粉的大小和花粉壁厚度在传粉中的作用。同时为了探究花粉表面的刺结构在传粉中的作用,我们选择了花粉表面具有刺状雕纹的12种菊科植物,结合访花者行为和访花频率对花粉形态特征进行分析。为了探究带刺的菊科花粉的可打包性,我们将菊科植物牛口刺的花粉放置在川滇蔷薇的花药上,待熊蜂访花后取下其花粉筐,看其中是否有牛口刺花粉。为了探究刺的长度对花粉附着能力的影响,我们用牛口刺和云木香这两种刺长有显著差异的菊科植物进行人工控制实验来比较熊蜂的虫体花粉携带率。分析结果表明花粉体积与花粉壁厚度之间有极显著的正相关关系。另外,花药隐藏的植物通常具有体积较小、花粉壁较薄的花粉,这类花粉是熊蜂经常收集的;而花药暴露的植物通常具有体积较大、花粉壁较厚的花粉,这类花粉是熊蜂较少收集的。我们推测对于花药暴露的植物来说,增加花粉壁厚度可能会减少花粉对熊蜂的吸引力。访花观察结果表明12种菊科植物的访花昆虫以蝇类和熊蜂为主,蝇类会吸食花蜜、采食花粉,而熊蜂会吸食花蜜、但不收集花粉。以蝇类为主的6种菊科植物的花粉体积较小、花粉壁较薄、刺较长较密;而以熊蜂为主的5种菊科植物的花粉体积较大、花粉壁较厚、刺较短较稀疏。在菊科花粉的可打包性实验中,采集的熊蜂花粉筐中均能观察到成块的牛口刺花粉,这一结果不支持假说(1)。刺的长度对花粉附着能力的影响实验结果表明,花粉刺较长的牛口刺的虫体花粉携带率显著高于刺较短的云木香,说明花粉表面的长刺能够提高花粉附着在熊蜂身上的能力,这将有利于花粉的传播。实验结果可以支持假说(2)。