西沙群岛植被优势种的繁殖生物学研究

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岛屿生态系统是地球生态系统的重要组成部分。岛屿生态系统作为模式生态系统在生物进化和生态学理论的发展中扮演着重要的角色。植物繁殖方式的进化是植物进化的核心问题,繁育系统会影响岛屿植物的殖民、定居、维持和分化。岛屿植物繁殖生物学研究得到了很多进化生物学家的关注。岛屿植物采取自交还是异交的繁殖策略以及岛屿植物性别的联合与分离是岛屿植物繁殖生物学的两个研究重点,然而针对岛屿植物的繁殖生物学研究还相对较少。我国海南省的西沙群岛是典型的热带海洋岛屿,成岛历史短,是探究海岛早期定居植物繁殖策略的理想之地。在物种水平上,本研究选取西沙群岛的优势种橙花破布木(Cordia subcordata)和银毛树(Tournefortia argentea)来探究海岛植物繁殖策略;在群落水平上,本研究借助天蛾及其传粉植物构成的天蛾类传粉网络来揭示群落水平上植物和传粉者的相互关系。希望本研究能为热带岛屿植物的繁殖策略研究提供有意义的证据,为岛屿植被重建与岛屿生态系统的恢复提供繁殖生物学角度的理论支撑。主要研究内容如下:  1.橙花破布木的繁育生物学  选取永兴岛和东岛作为研究地点,调查居群的花型比、测量橙花破布木的花部特征、检测繁育系统以及进行访花者观察。结果显示,橙花破布木是二型花柱植物,其长短柱花的雌雄蕊之间精确交互对应,但具有高度自交亲和的繁育系统。永兴岛为短柱型偏态居群,东岛为短柱型单态居群,高度的自交亲和性和奠基者效应可能解释了永兴岛的偏态居群和东岛单态居群得以存在的原因。橙花破布木具有典型鸟类传粉综合征,在西沙群岛观察到暗绿绣眼鸟和东方蜜蜂两种有效传粉者,其中,暗绿绣眼鸟是最高效最专一的传粉者,东方蜜蜂访花频率虽高,但效率低且带来过多异种花粉。橙花破布木和暗绿绣眼鸟的关系验证了传粉综合征假说。  2.银毛树的繁育生物学  选取永兴岛、东岛、赵述岛和石岛作为研究地点,调查居群的性别比、测量银毛树的花部特征、检测繁育系统、观察访花者以及进行染色体计数;统计了西沙群岛性二态植物比例,并与太平洋其他海岛进行比较。结果表明,银毛树具有雌全异株的性系统,居群中同时存在雌株和两性植株,花部特征表现出明显的性二型性。雌株具有明显的雌性优势,结果率极显著高于两性植株,且种子千粒重大于两性植株的种子,在理论上具备在居群中稳定存在的条件。银毛树的访花者类型多样,至少涵盖5个目的昆虫,具有泛化的传粉系统。银毛树体细胞染色体数为72条(2n=6x=72),是六倍体植物。西沙群岛的性二态植物比例为11.1%,与世界平均水平相当,但低于太平洋其他海岛。  3.永兴岛天蛾类传粉网络  在2017年4-6月和10-12月期间,结合白天的天蛾访花观察和晚上灯诱的天蛾口器花粉的种类鉴定,构建定性的天蛾类传粉网络。本研究一共记录到48个连接,涉及7种天蛾和19种植物。物种水平上,天蛾的特化水平可能与其物种丰度、活动时间、喙长等有关,物种丰度高、白天晚上均活跃且喙较长的天蛾访问物种最多;植物的特化水平可能和植物的花部特征有关,适应于天蛾传粉的长管花植物比非长管花植物有更多的天蛾访问。网络水平上,永兴岛天蛾类传粉网络的特化指数(H2’)为0.392,嵌套度为30.959,模块化为0.297。这些结果表明,永兴岛的天蛾类传粉网络比陆地的大部分传粉网络更加泛化,且具有更低的模块化;但同时与陆地的天蛾类传粉网络相比,又更加特化。
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