河西走廊干旱区和青藏高原东缘植物种子萌发对策的研究

摘要

种子萌发是植物生长周期的转折点，也是植物适应环境变化以保持自身繁衍的重要特性。种子萌发直接关系着物种繁衍、种群维持和扩展等生态过程，也直接影响植被的分布、群落动态和生物多样性。特殊生境的植物在长期的自然选择过程中可能发展了其适应独特生境的生活史对策，而这种对策的形成究竟是随机的环境因子在起决定性作用还是物种本身固有的特性?我们不得而知。另外，种子萌发研究多集中在同一物种或少数物种间的比较，对同一群落不同物种间、不同群落间的种子萌发比较研究却很少见，尤其对于不同地域种子萌发的研究尚属空白。本文对两个特殊地带一河西走廊干旱半干旱地带常见植物和青藏高原东缘木本植物的种子萌发与休眠特性进行了研究，分析了各种生态因子和生活史特征及系统发育史对种间种子萌发变异的影响，也分析了不同种群种子萌发与各种生态因子的关系；最后我们综合了物种生长的环境条件、植物的生活史特征(种子大小、种子散布方式、生活型、种子成熟时间、开花时间及开花持续时间)和系统发育等信息，以逐步方差分析的方法去推导各因子对种子萌发种间变异的影响程度。 研究结果表明，1)河西走廊干旱半干旱地带常见植物种子萌发率呈现双峰分布，萌发开始时间为偏斜分布，倾向于有较早的萌发开始时间，萌发对策为响应于一次降水的快速萌发和响应于干旱环境的延迟萌发或休眠；青藏高原东缘木本植物种子萌发率呈现偏斜分布，倾向于有更多的低萌发种，延迟萌发和休眠成为主要的萌发对策：2)两地域一些物种的种子萌发具有可变性，外界因素如贮藏条件、光照、温度和海拔对一些植物的种子萌发有着重要作用；3)河西走廊的干、湿生境对种间种子萌发有一定影响，但作用力较小；青藏高原东缘种间种子萌发与生境、海拔几乎没有关系；4)河西走廊干旱环境的植物种子萌发率与种子大小为不显著的负相关关系，而中等湿度环境的植物种子萌发率与种子大小为极显著的负相关关系，整个区系种子大小对种子萌发率种间变异的影响较小；青藏高原东缘木本植物种子萌发率与种子大小之间，在光条件下为显著的负相关关系，在暗条件下关联性较弱，整个区系种子大小对种子萌发率的种间变异几乎没有影响；5)所研究的两个地域，种子扩散方式对种间种子萌发有较大的影响；依靠风散布的种子比动物散布和无助扩散的种子有更高的萌发率；6)在这两个地域，种间种子萌发主要受系统发育的约束，不同目和不同科间种子的萌发能力差异显著；7)综合分析显示，河西走廊干旱半干旱区植物种子萌发种间变异的主要控制因子是系统发育和种子扩散方式，也受到了种子大小和生境的影响，其中系统发育解释了萌发率种间变异的13.6％(光)或12.7％(暗)，种子扩散方式解释了11.9％(光)或17.5％(暗)，种子大小能解释3.6％(光)或5.7％(暗)，生境仅能解释种子萌发率种间变异的0.2％；青藏高原东缘木本植物的种子萌发的种间变异也主要受系统发育和种子扩散方式的约束，系统发育能解释种子萌发率种间变异的17.4％(光)或27.9％(暗)，能解释种子萌发开始时间变异的23.8％(光)或15.8％(暗)；种子扩散方式能解释种子萌发率种间变异的19.6％(光)或15.3％(暗)，能解释种子萌发开始时间变异的9.5％(光)或11.1％(暗)。 我们的研究结果说明，不同地域、不同植被类型种子萌发的对策有着较大差异，干旱半干旱地带植物的种子萌发趋向于响应一次有效的降水或干旱环境而呈现快速萌发或延迟萌发对策，青藏高原东缘木本植物的种子萌发响应着高海拔、长期寒冷等恶劣环境而以休眠和延迟萌发为主要对策；这两个地域影响种间种子萌发变异的关键因素是系统发育和种子散布方式，系统发育对种子萌发的种间变异起着约束作用，与系统发育密切相关的种子扩散方式也因此而约束了种子萌发的变异，即物种内在的遗传因子在种子萌发对策的进化过程中起着重要作用。因此，在探讨种子萌发或其它生活史特征变异时，我们有必要同时重视植物类群的系统发育史、生活史和生态因子的作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1种子萌发与休眠的生态学意义

1.2种子的休眠及其类型

1.3影响种内种子萌发与休眠的环境因素

1.4影响种间种子萌发与休眠的环境因素

1.5种子萌发与植物生活史的关系

1.6种子萌发与系统发育的关系

1.7本项研究的目的及意义

2材料与方法

2.1研究区域自然概况

2.2实验材料与方法

2.3统计分析

3结果

3.1河西走廊干旱区植物种子萌发与休眠特征

3.2河西走廊干旱区植物种子萌发与环境的关系

3.3河西走廊干旱区植物种子萌发与生活史的关系

3.4河西走廊干旱区植物种子萌发与系统发育的关系

3.5影响河西走廊干旱区植物种子萌发能力各个因素的综合模式

3.6青藏高原东缘木本植物种子萌发与休眠特征

3.7青藏高原东缘木本植物种子萌发与环境的关系

3.8青藏高原东缘木本植物种子萌发与生活史的关系

3.9青藏高原东缘木本植物种子萌发与系统发育的关系

3.10影响青藏高原东缘木本植物种子萌发能力的综合模式

4讨论

4.1种子的萌发与休眠对策

4.2种子萌发与环境之间的关系

4.3种子萌发与种子大小之间的关系

4.4种子萌发与扩散对策之间的关系

4.5种子萌发与系统发育之间的关系

4.6种子萌发与休眠的进化学和适应性解释

5结论

参考文献

在学期间的研究成果

致谢

附录