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为了探究克隆植物应对荒漠生境中资源异质性分布的生态适应对策,选择了分布在流动或半固定沙丘上的根茎型克隆植物准噶尔无叶豆[Eremosparton songoricum(Litv.)Vass.]为研究对象,应用野外调查、对比实验和模型分析等方法,研究了其克隆生长特性、繁殖策略和种群数量动态。
对分布在不同生境中的准噶尔无叶豆自然种群进行了比较研究,结果表明,准噶尔无叶豆种群对生境中土壤水分条件的差异表现出了可塑性响应,在分株种群特征、生物量分配及比重变化方面都出现了明显的变化。
进一步研究了准噶尔无叶豆低层次构件单元应对小尺度异质性环境变化的可塑性反应。结果显示:自沙丘底部至顶部,准噶尔无叶豆克隆片段的高度和地上生物量逐渐减小,分株密度增加,水平细根长度增加。说明植物对水平细根的投资加大,扩大了克隆片段利用环境资源的空间,更利于进行广泛觅食,同时增加了克隆片段越过不利生境斑块和提高分株在有利生境中的生长概率。
随着环境压力的增加,准噶尔无叶豆植株的高度和生物量等与适合度相关的性状显著下降。根茎的资源吸收、储存、克隆内物质运输和克隆繁殖功能得到加强。根茎缓和了环境恶化所带来的压力,提高了准噶尔无叶豆在沙丘环境下的适合度。
研究了准噶尔无叶豆受到干旱、干扰和竞争等因子影响时,克隆整合作用所扮演的角色,结果表明:克隆内生理整合作用增强了抗干旱和抗干扰的能力,但减弱了其同其它物种的竞争能力。这可能是准噶尔无叶豆能够分布在干旱且干扰较多但竞争小的沙丘上的原因之一。在克隆植物占据不利斑块时,生理整合作用被证明能产生重要的作用。对于准噶尔无叶豆来说,克隆整合作用的存在,缓解了环境压力产生的影响,提高了在沙丘环境下的适合度。
以不同茎级根茎的长度代表种群大小,运用种群静态生命表、存活曲线、生殖力表和Leslie矩阵模型对准噶尔无叶豆的种群数量动态进行了分析,结果显示:准噶尔无叶豆种群存活表现为Decveyl-Ⅰ型,在水分条件较好,但存在人类活动干扰的环境中,种群表现为衰退型种群;在土壤水分条件差,但远离人类干扰的沙漠环境中,种群表现为缓慢增长型种群。
在克隆片段水平上,对处于不同水分环境中自然种群的形态特征和生物量分配格局进行比较后发现:在干旱环境下,准噶尔无叶豆克隆繁殖的相对优势增加,种群对克隆繁殖结构分配了更多的生物量。分配策略可能是根据不同环境下两种繁殖模式的边际成本变化,调整对它们的投资规模,以使植物在一生中产生更多的存活后代。不同的资源分配模式反映了不同环境中克隆植物的适应策略。