青藏高原东南部横断山区被认为是全球生物多样性最丰富的地区之一。横断山区高山生物带的最前端区域由于其独特的生态系统和景观而被称为"高山流石滩"。受地形和季风气候等多方面因素的综合影响,横断山区高山流石滩生态系统孕育了全球最丰富的高山植物种类和最多样的高山植物特化适应现象。但是由于分布海拔极高,试验材料的可得性和实验设计的可重复性极差,所以本区高山植物适应机制和进化策略一直是认知的空白点和研究的盲点。本研究拟选取本区高山流石滩生境内代表植物种类最多,分布地域最广,形态学性状最显著,适应机制最多样的"垫状植物"高度特化植物生活型,以生态学理论入手并结合多学科研究手段,从植物个体和植物群落等不同的进化层面,对横断山区高山垫状植物的适应机制和进化策略进行探索和研究。
Cushion plant;Facilitation;Qinghai-Xizang Plateau;Hengduan Mountains;Alpine Screes
项目自实施以来一直紧密围绕计划任务书内研究内容开展工作,对于横断山区高山流石滩生境内垫状植物高度特化植物生活型的适应机制及其护理作用和在极端高海拔生境内的功能进行了研究。(1)对于团状福禄草(Arenaria polytrichoides)垫状结构的护理作用及其与海拔梯度间联系的研究表明,团状福禄草(A. polytrichoides)具有显著的护理作用,且其强度随海拔梯度上升而增强,在高山流石滩极端高海拔生境内表现的尤为突出,这一现象主要由于团状福禄草高度特化植物生活型本身对裸地生境在土壤水分和营养物质方面的良好改造作用;(2)对于团状福禄草(A. polytrichoides)和关节萎陵菜(Potentilla articulata)两种垫状植物的护理作用的分析比较研究表明,两种垫状植物种类均具有对于其他植物种类的护理作用,但是作用强度存在差异,不同垫状植物种类对于裸地在土壤钾(K)和磷(P)元素方面的改造作用差异是造成这一异质性特点的主要原因;(3)对于横断山区多个高山流石滩生境内不同垫状植物种类的调查研究表明,研究区域内垫状植物均具有显著的提升高山流石滩生态系统内植物物种丰富度和多样性作用。同时,垫状植物表面小生境内生物量也显著高于周围裸地,所以,垫状植物具有显著的生态系统改造功能,是横断山区高山流石滩生境内的关键物种。(4)项目组还对与垫状植物同生境的毡毛雪莲(Saussurea velutina)和钟花垂头菊(Cremanthodium campanulatum)的适应机制进行了研究。研究结果证实,毡毛雪莲半透明膜质苞片具有良好的聚热升温功能。对照组植株头状花序的长,宽,高以及种子千粒重等指标均显著高于苞片打开处理组。所以,毡毛雪莲半透明膜质苞片对加速植物繁殖器官发育以适应高山流石滩极短暂的植物生长期和确保雌性适合度方面有显著的进化生物学意义。另一方面,钟花垂头菊 花序内部温度显著高于周围气温。同时,蒸馏UV-B辐射处理显著降低钟花垂头菊花粉萌发率。此外,人工扶直钟花垂头菊垂头花序显著降低种子结实率和萌发率。所以,钟花垂头菊垂头现象是植物对于横断山高海拔生境内由于夏季季风而导致的阴冷潮湿气候特点的适应机制。截止到目前,项目共发表与研究内容直接相关的论文4篇,其中3篇为SCI论文,1篇为CSCD论文,圆满完成了计划任务书的研究目标。