蚂蚁对两种蚁播植物种子散布及其影响因素的初步研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pommylo
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种子传播是植物生长繁殖的关键过程。对于许多植物物种来说,动物在种子传播过程中扮演着重要的角色。蚂蚁在陆地生态系统中分布广泛,数量众多,是重要的种子传播者之一。蚂蚁散布(Myrmecochory)存在于自然界的各种生境中。被蚂蚁传播种子的植物被称之为蚁播植物(Myrmecochorous plants)。蚁播植物种子上附着的油质体(Elaiosome)吸引蚂蚁搬运种子,在这个过程中,种子随之传播与扩散,蚂蚁也得到了油质体作为食物。前人的研究中,对其他可利用食物、蚂蚁种类组成变化及种子干燥等如何影响蚂蚁散布的研究较少,尤其蚂蚁搬运种子的饱和现象及其潜在的影响因素常被忽视。本研究以小花宽瓣黄堇(Corydalisgiraldii Fedde)(罂粟科)和铁苋菜(Acalypha australisL.)(大戟科)为研究材料,通过野外观察和受控实验,结合室内分析,研究了(1)蚂蚁对植物种子搬运的日饱和量及与散布效率、散布距离的关系,(2)其他可利用食物和蚂蚁组成变化对蚂蚁和植物种子相互作用的影响,和(3)种子干燥对蚂蚁和植物种子相互作用的影响。主要的研究结果如下:1.蚂蚁搬运小花宽瓣黄堇和铁苋菜种子的日饱和量及其与蚂蚁对种子的散布距离、散布效率的关系。结果显示:立毛蚁(Paratrechina)、皱红蚁(Myrmica ruginodis)和弓背蚁(Camponotus)是小花宽瓣黄堇种子的共同搬运者,立毛蚁(Paratrechina)、铺道蚁(Tetramorium)和切胸蚁(Temnothorax)是铁苋菜种子的共同搬运者;立毛蚁(3174.25±131.23粒)搬运小花宽瓣黄堇种子的日饱和量显著高于皱红蚁(17±13.56粒)和弓背蚁(1276.2±48.57粒)(P<0.05)。立毛蚁(18±5.24粒)搬运铁苋菜种子的日饱和量显著高于铺道蚁(12.2±3.03粒)和切胸蚁(3.4±0.55粒)(P<0.05)。立毛蚁(3174.25±131.23粒)搬运小花宽瓣黄堇种子的日饱和量高于铁苋菜(12.2±3.03粒)(P<0.05)。立毛蚁(534.31±146.40粒/h)、皱红蚁(4.73±2.15粒/h)和弓背蚁(256.36±63.45粒/h)对小花宽瓣黄堇种子的散布效率与搬运种子的日饱和量呈正相关;立毛蚁、铺道蚁和切胸蚁对铁苋菜种子的散布效率(分别为4.17±1.17粒/h、2.29±1.11粒/h、1.00粒/h)、散布距离(58.76±5.06cm、38.02±6.61cm、18.34±1.24cm)均与搬运种子的日饱和量呈正相关。这些结果表明,不同蚂蚁与种子的关联程度不同。立毛蚁与小花宽瓣黄堇种子的关联程度是最大的。蚂蚁与植物种子的关联程度影响蚂蚁对种子的偏好,也可能影响植物受益;关联程度越大,蚂蚁对种子的偏好和植物收益越大。2.其他可利用食物和蚂蚁种类组成变化对蚂蚁和蚁播植物种子相互作用的影响。结果显示:添加不同食物均显著降低了立毛蚁和弓背蚁对种子的搬运效率(P<0.05);其中,在种子附近同时添加面包和肉(S×B×M)后比只添加面包(S×B)或只添加肉(S×M)后对蚂蚁(立毛蚁、弓背蚁)搬运种子效率的影响更加显著(P<0.05),而只添加面包(S×B)与只添加肉(S×M)相比对蚂蚁(立毛蚁和弓背蚁)搬运种子的平均效率无显著性影响(P>0.05)。在种子附近添加食物后对皱红蚁搬运小花宽瓣黄堇种子均无显著影响(P>0.05)。无论是否添加食物以及食物类型如何,立毛蚁对种子的搬运效率都是最大的。这些结果说明环境中的其它食物可能会抑制蚂蚁对种子的偏好,且食物种类越多,影响越大;与其他蚂蚁相比,立毛蚁与小花宽瓣黄堇种子的相互作用更加紧密。去除立毛蚁(MC)后,提高了弓背蚁对小花宽瓣黄堇种子的搬运率(P<0.05),同时去除立毛蚁和皱红蚁(C)后,弓背蚁的平均搬运效率显著增大(P<0.05),但去除立毛蚁(MC)与同时去除立毛蚁和皱红蚁(C)比,弓背蚁对种子的散布效率无明显差异,且去除皱红蚁(PC)后,弓背蚁对种子的平均搬运效率无显著性影响(P>0.05)。本实验表明蚂蚁组成改变影响目标蚂蚁与小花宽瓣黄堇种子的相互作用,立毛蚁是弓背蚁散布小花宽瓣黄堇种子的优势竞争者,皱红蚁对弓背蚁散布小花宽瓣黄堇种子无明显影响。3.植物种子从果荚中释放后可能不会及时被蚂蚁搬运而滞留在地表自然干燥,但目前还不明确种子干燥对蚂蚁散布的影响。本实验研究了种子在不同干燥水平下对小花宽瓣黄堇种子传播的影响。结果显示:干燥时间8h、12h、24h均会显著降低蚂蚁对种子的搬运效率和散布距离(P<0.05)。干燥4h对蚂蚁散布小花宽瓣黄堇种子的效率和距离的无明显影响(P>0.05)。干燥12h 比干燥8h的种子对皱红蚁和史氏盘腹蚁的搬运距离影响大(P<0.05),但立毛蚁对这两种处理的种子的散布距离无显著性差异(P>0.05)。干燥24h的种子对蚂蚁散布种子的影响最大。这些结果说明种子干燥影响蚂蚁对植物种子的偏好和植物收益,种子上的油质体有一定的保鲜时长,当超过这个时间后会影响蚂蚁对植物种子的散布服务;种子对蚂蚁保持吸引力的时长在不同蚂蚁之间存在差异。本研究结果表明,蚂蚁与植物种子的关联程度影响蚂蚁对种子的偏好和植物收益;环境中的其它食物、蚂蚁种类组成的改变以及种子干燥都会影响蚂蚁和植物种子的相互作用。研究结果可为进一步了解蚂蚁和蚁播植物之间的互利共生关系提供资料,也为进一步开展影响植物种子散布的因素的研究提供参考。
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