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邻居效应对动植物相互关系的影响

刘慧

邻居效应对动植物相互关系的影响

刘慧1
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作者信息

  • 1. 安徽大学
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摘要

动植物相互关系在物种进化、生态系统稳定和生物多样性维持方面具有重要作用。动物对植物的选择偏好不仅受到目标植物个体本身性状的直接影响,而且受到目标个体周围的同种或异种个体的间接影响,即邻居效应(neighbor effect)的影响。邻居效应对多个生态过程有重要影响,越来越成为当前动植物关系研究中的热点问题之一。然而,由于不同研究在研究系统、动植物类群、气候因子等方面存在较大差异,至今为止并未得出一致结论。因此,本论文通过文献搜集和整理,建立邻居效应相关研究的全球尺度数据库(共计2012条邻居效应数据),通过整合分析(meta-analysis),系统比较邻居效应在不同研究系统(食草系统、传粉系统、种子散布和种子捕食系统)影响强度差异,并进一步探讨气候带、动物类群和食性、植物的亲缘关系和植物生长型对邻居效应的潜在影响。在上述整合分析过程中发现,啮齿动物-植物种子相互关系相关研究中很少涉及邻居效应(本数据库中仅有214条相关数据)。啮齿动物-植物种子相互关系作为一种复杂的动植物关系,兼顾捕食和互惠(通过其分散贮藏行为对种子具有散布作用),对植物幼苗更新、群落组成具有重要影响。因此,本论文开展了第二部分研究,通过野外控制实验,探讨了不同配对设置下邻居效应的差异格局,并进一步解析目标种子和邻居种子的性状反差对邻居效应的影响。主要研究结果如下: (1)通过25个与邻居效应相关的关键词在Web of Science数据库中检索,共获取2012条单一邻居效应(实验设置仅考虑物种A的存在与否对物种B的影响)的定性数据,其中698条为正影响,即邻居植物存在能够降低目标植物被取食率、降低种子被捕食率、增加传粉效率和促进种子散布;372条数据为负影响,942条数据未表现出显著邻居效应。邻居效应在四个研究系统中呈现出差异化格局,且同一系统比较正影响、负影响的比例也有显著差异,其中食草、传粉、种子散布系统中正影响比例显著高于负影响,而种子捕食数据中,正影响比例显著低于负影响。此外,在326条配对邻居效应(实验设置同时考虑物种A的存在与否对物种B的影响和物种B对物种A的影响)的定性数据中,92条为似然竞争、83条为似然互惠、37条为似然捕食,剩余114条数据未显示出显著邻居效应,分析发现配对邻居效应在四个研究系统间具有显著差异。 (2)通过对1523条定量数据进行整合分析,结果表明整体邻居效应为正影响。邻居效应在食草、传粉、种子散布系统均表现为正影响,但在种子捕食系统未表现出显著影响。邻居效应在热带和温带地区均表现为正影响,且热带地区效应值显著高于温带地区。脊椎动物和广食性动物介导的邻居效应显著高于无脊椎动物和狭食性动物,且均为正影响。目标植物和邻居植物间的亲缘关系(以最接近的共享分类等级表示)对邻居效应具有显著影响,两者为同种、同科、同纲时表现为显著正影响,但两者为同属、同目时则表现为显著负影响。植物生长型(邻居植物vs.目标植物,包括4种情况:非木本vs.非木本、非木本vs.木本、木本vs.非木本、木本vs.木本)同样对邻居效应具有显著影响,但效应值均为正值,当两者均为木本情况下,其效应值显著低于其他3种情况。 (3)通过对9000粒种子(分属30组配对设置)被啮齿动物捕食和散布命运追踪,结果表明配对种子间大小反差(目标种子大小减去邻居种子大小的差值)能够导致显著邻居效应,大小反差越大,目标种子被搬运和分散贮藏机率越高,但大小反差对目标种子散布距离无显著影响;此外,大小反差和目标种子大小对其被搬运和贮藏机率具有显著交互效应,目标种子越大,其被搬运和贮藏机率受到大小反差的影响越小,即受到邻居效应的影响越小。配对种子的单宁含量反差对目标种子被搬运、贮藏机率以及散布距离均无显著影响;此外,单宁含量反差和目标种子的单宁含量对目标种子的散布也未发现显著交互效应。配对种子间的营养含量反差越大,目标种子被搬运的机率越高,但营养含量反差对目标种子的贮藏机率和散布距离无显著影响。本研究选取的30组配对设置中,其中3组表现为似然互惠(即种子A和种子B共存时,其中至少一方的散布效率得到提高,且另一方散布效率无明显降低),2组表现为似然竞争(即种子A和种子B共存时,其中至少一方的散布效率降低,且另一方散布效率无明显提高),其余25组未表现出显著邻居效应。 以上结果表明,邻居效应在不同研究系统的影响强度具有显著差异,并且环境、动物、植物因素对整体以及不同系统中的邻居效应具有不同程度的影响。在未来的研究中,这些潜在影响邻居效应的因素不应该忽视。啮齿动物介导种子散布中的复杂邻居效应有利于森林中物种的共存,这可能会进一步促进幼苗更新和森林再生,因此研究啮齿动物-植物种子的相互作用应考虑目标种子和其邻居种子间的性状反差。将共存植物间的邻居效应纳入未来的研究,可以帮助更好地理解多物种的共存和复杂生态系统的稳定性。

关键词

生态系统/动植物相互关系/邻居效应/物种共存

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授予学位

硕士

学科专业

生态学

导师

王博

学位年度

2023

学位授予单位

安徽大学

语种

中文

中图分类号

Q1
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