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植物如何在生长与繁殖做出权衡、如何通过繁殖器官的形态变异提高自身种子产量是进化生物学的核心问题。在资源有限、竞争强烈的条件下,植物可以采取不同的生活史格局和繁殖策略来提高自身的适合度。川西北是马先蒿属植物演化的核心区域之一,马先蒿花冠形态分化强烈,且具有不同的生长型,暗示不同马先蒿物种具有不同的繁殖生态对策。本研究检测了高寒草甸上同域分布的四种马先蒿属植物的花冠形态、花蜜含量、昆虫拜访频率和种子产量等,得到如下主要研究结果。
(1)花冠形态差异对繁殖成功的影响
与长管具喙的刺齿马先蒿(Pedicularis armata)相比,短管无喙的多齿马先蒿(Pedicularis polyodonta)的花冠较小、数量较少,但花蜜含量较高,蜂类访问频率较高,结实率高。两种马先蒿的单花种子产量没有显著差异,多齿马先蒿单个个体的种子数量较多,但种子较小。在繁殖成功上,多齿马先蒿倾向依赖于花质量(如花蜜含量所指示)和种子数量,刺齿马先蒿倾向于依赖花数量。蝗虫对两种马先蒿的取食率没有显著差异,说明多齿马先蒿的“鸟头”拟态不具有规避蝗虫的功能;在具有“鸟头”花冠的多齿马先蒿的样地,鸟类的拜访频率较刺齿马先蒿显著较少,但蜂类的访问频率显著较高,这说明“鸟头”拟态可能与规避鸟类、保护传粉者有关,但“鸟头”拟态的生态学效应仍需要进一步实验验证。
(2)生长型对繁殖成功的影响
一年生的和多齿马先蒿种子明显的小于多年生的刺齿马先蒿和突额马先蒿.多年生马先蒿具有较大的个体、较长的种子发育时间、较大的花和果实,而一年生马先蒿具有较高的昆虫访花频率和较高的生殖分配(以单位质量种子数表示)。本研究结果证明,四种马先蒿属植物种子大小变异主要与生活型有关,但构型限制和资源限制对种子大小变异影响也较大。