大尺度地理空间和局域尺度微生境植物种群数量特征的比较研究,对解释多变环境植物的趋异适应具有重要意义.在我国北方的天然草原,采用单位面积和大样本取样法,比较纬度梯度下不同群系羊草种群数量特征,进一步分析种群数量特征与纬度的关系.结果表明:纬度梯度上,草甸群系和草甸草原群系羊草的种群密度、种群生物量和种群高度分别为709～1536和661～1109株·m-2,366.92～726.40和330.59～410.72 g·m-2,56.28～73.49和43.27～68.87 cm,总体上草甸群系均高于草甸草原群系(P＜0.05).随着纬度的增加,不同群系羊草种群数量特征均表现出增加的趋势,种群数量特征与纬度间均较好地符合y=a的指数函数关系,R2在0.7806～0.9373,拟合方程均达到显著水平.因此,无论在大尺度地理空间,还是局域尺度微生境间羊草种群均表现出明显的适应性调节,局域尺度的不同群系间羊草种群数量特征差异稳定,大尺度的纬度间羊草种群数量特征又表现出一致的规律性.

达尔文归化难题是进行外来物种入侵预测的重要理论依据,然而,达尔文归化假说和预适应假说却预测了 2 种截然不同的结果.事实上,达尔文归化难题争论的焦点是物种间的差异性还是相似性促进了外来物种的成功入侵,究其原因可能是忽略了功能性状的多维性.所谓功能性状的多维性,就是不同的功能性状可能代表着不同的生态功能轴,外来物种的入侵是多个维度上不同生态过程的综合结果.本研究以现代物种共存理论为基础,构建了一个基于环境过滤和适合度差异 2 个维度的入侵预测模型框架,不同维度对应着不同的功能性状以及不同的种间相似性关系.该预测模型表明,在环境过滤维度上与本地物种性状趋同,同时,在适合度维度上与本地物种性状趋异的外来物种是潜在的入侵物种,而其危害程度主要取决于本地群落的构建过程.该模型框架可为外来物种入侵预警提供理论依据,也可为生物多样性保护、外来物种的防治与管理等提供实践指导.

明确珍珠菜属植物关键功能性状的种间差异性,有助于揭示珍珠菜属植物的生态适应机制.本研究采用植物功能生态学研究方法,利用同质园栽培实验,量化了同质环境条件下9种珍珠菜属植物根、茎、叶功能性状间的变异及协变关系.结果 表明:1)在属级水平上,该属植物10个功能性状变异程度不同.变异幅度最大的为叶面积,其次是比根长,第三是比茎长,最小的是叶碳含量,变异系数分别为75.0％、60.7％、46.5％、3.6％,最大值与最小值相差近21倍.2)黄连花亚属与珍珠菜亚属植物功能性状趋异分化(P＜0.05),前者形成了比根长、比茎长与比叶面积占优势的功能性状组合,而后者则具有较高的比根密度与叶面积.3)9种珍珠菜属植物功能性状具有物种特异性,它们的叶面积、比叶面积、叶干物质量、叶碳含量、叶氮含量、叶碳氮比、比根长、比根密度、比茎长和比茎密度均存在显著的种间差异(P＜0.05).4)9种珍珠菜属植物的根、茎、叶功能性状之间存在植株整体协同性.叶面积与比茎长(R2=0.484,P＜0.01)和比根长(R2=0.149,P＜0.01)、比茎长与比根长(R2=0.348,P＜0.01)相关关系最密切.9种珍珠莱属植物既存在叶经济谱又存在植株经济谱.

多年生无性系禾草主要依靠营养繁殖实现种群的持续更新,而各类芽和由芽形成的苗为其种群进行营养繁殖的潜在种群.通过单位面积挖掘取样,利用营养繁殖世代数划分分株、根茎和各类型芽和苗的龄级,对松嫩平原封育草甸、长期割草草甸、封育积沙草甸和林间草地的羊草潜在种群组成和大小进行了比较研究.结果 表明:在生长季末期,羊草的潜在种群均由根茎芽和各龄级分蘖节向上生长的芽以及根茎苗和分蘖节苗组成.在4种生境条件下,羊草分株潜在种群由3～4个龄级组成,1～4龄级根茎均可形成潜在种群,其中,根茎潜在种群占整个羊草潜在种群数量比例为68.3％,占绝对优势.1龄分株和根茎产生的潜在种群占总体的60.2％,是潜在种群组成的主要部分,是种群更新的主要来源.分株潜在种群数量以长期割草草甸最高,根茎潜在种群数量以封育积沙草甸最高.营养繁殖力均以年轻龄级分株和根茎最高,根茎的营养繁殖力是分株的10.0倍,在羊草种群营养繁殖过程中始终占据优势.羊草的潜在种群构成在不同生境条件下变异较大,但体现出对生境差异的趋异适应.

植物叶功能性状可直接或间接地反映植物对环境变化的响应与适应策略.该文采用野外气体交换测量和实验室分析相结合的方法,以桂西南典型喀斯特灌丛常见种龙须藤和黄荆为对照,对该区域5种优势木本经济植物的叶功能性状指标及其关系进行研究.结果表明:(1)11个叶功能性状指标种内均存在不同程度的变异,除胞间CO2浓度和水分利用效率外,其余指标均存在显著差异.(2)比叶面积与叶干物质含量、叶组织密度呈极显著负相关;净光合速率与气孔导度、蒸腾速率呈极显著正相关;叶绿素与净光合速率、胞间CO2浓度和蒸腾速率呈显著或极显著负相关.(3)结合叶经济谱理论分析,毛葡萄、长穗桑和黄荆属快速投资-收益型物种,趋向于选择光合能力强、比叶面积大但寿命短的生存策略;而柠檬、山黄皮、枇杷和龙须藤属缓慢投资-收益型物种,趋向于选择光合能力弱、比叶面积小和寿命长的生存策略;其中,枇杷和龙须藤的功能性状又发生了趋异分化,枇杷具有较高的水分利用效率,而龙须藤具有较高的叶干物质含量.综上结果说明桂西南喀斯特地区5种优势木本植物通过叶功能性状间的权衡采取了不同的适应策略,对于喀斯特退化生态系统植被恢复与重建具有重要的理论指导意义.

本文系统总结了广义马铃苣苔属(Oreocharis)的地理分布范围和花部特征,利用核基因ITS1、ITS2和叶绿体基因trnL-trnF重建广义马铃苣苔属主要物种的分子系统关系,并结合花部特征和地理分布特点分析花部特征的适应性与演化规率.结果显示:广义马铃苣苔属可分为两个支系,一个支系主要分布于中国西南地区,以黄色花冠、雄蕊4为主;另一个支系则集中分布于中国南部与东南部区域,以紫色花冠为主,并出现了雄蕊2的特化类群.广义马铃苣苔属花冠发生了两侧对称向辐射对称的演化.海南岛分布的所有4个物种都是该岛的特有种,来源于一个共同祖先(可能是花冠亮黄色、花辐射对称),后期逐渐出现花冠橙红色、两侧对称等性状.高山深谷的地理隔离作用、不同生境的隔离作用以及以不同蜂类传粉者类群的趋异选择是马铃苣苔属物种花部特征多样性演化的主要原因.