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石栎属两种果实类型对不同捕食压力的适应机制分析

批准号:
32060058
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
陈曦
依托单位:
学科分类:
植物系统发生与进化
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈曦

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
壳斗科石栎属植物的果实形态极为多样,这与其物种的适应性进化和分布格局密切相关。申请人前期研究发现,石栎属两种果实类型存在形态和物理化学防御的权衡,推测它们可能代表不同捕食压力下出现的两种适应性对策:1)花托包被实的高物理防御限制昆虫捕食,同时促进脊椎动物对其进行散播,大且营养丰富的种子有利于萌发定植;2)橡实果皮机械防御弱,更易被捕食,但其单个果实小,果实总产量大,因此足够数量的种子可躲避捕食,完成萌发。本申请项目拟在横断山脉地区,选取两类果实共生的样点,收集果实并利用显微CT分析果实和虫蛀状态,结合散播追踪实验,解析石栎属两种果实类型与其食果动物的互作机制;阐明两种果实类型存在的理化权衡是否是不同捕食压力下的产物,在石栎属的适应性进化中有何作用。本研究可解析代表两种果实类型的石栎物种同域共存的机制,为横断山脉地区常绿阔叶林生态系统的保护和管理提供重要指导。
英文摘要
The great fruit morphological diversity of Lithocarpus is closely associated with the adaptive evolution and species distribution of the genus. Previously, we have discovered that there was fruit morphological differentiation as well as seed chemical and mechanical trade-off between the two major fruit types of Lithocarpus. We hypothesize that these two fruit types could represent two adaptive mechanisms under different predation pressure: 1) the higher mechanical defense of enclosed receptacle fruits restricts the insect predation and promotes their seed dispersal by vertebrates, and the bigger and more nutritious seeds support germination and seedling survival; 2) Whereas acorn fruits with lower physical protection have high predation rate, but their smaller fruit size indicates bigger total fruit production, which is the key to escape predation and complete seed germination. We propose to select the sample sites with species representing both fruit types in the Hengduan Mountains region, and examine the interactions among the fruits of Lithocarpus and their animal predators, by micro-CT scanning the fruits combining with seed dispersal experiments. Based on the experimental results, we will test whether the differentiation in fruit morphology, seed chemistry and physical defenses between the two fruit types are results of the varied predation pressures from insects and vertebrates, and their function in shaping the adaptive strategies of Lithocarpus. This study will reveal the co-existing mechanisms of two fruit types of Lithocarpus, which would be essential guidance for biodiversity and ecosystem conservation and forest management in the evergreen forests of the Hengduan Mountains in the future.
果实是植物生活史中的关键阶段,其种子散播和萌发过程直接关系到植物繁衍和种群更新。然而,种子作为重要的能量来源,也吸引了大量动物前来捕食。长期的共同进化过程中,种子和捕食者之间形成了两种截然不同的相互关系。昆虫对散播前种子的蛀食体现了拮抗作用:昆虫的幼虫通过食用种子获得能量并繁衍生息,但这种行为却降低了种子产量,限制了种子的散播,进而对植物种群更新产生不利影响。与此不同,有分散囤积行为的脊椎动物,如鸟类和啮齿类动物,则与植物形成了互利共生的关系。它们在消费种子的同时,能够将种子搬运到远离母树的地方,有助于幼苗的生长和种群的更新。为了减少种子的捕食损失,提升种子的散播率和散播距离,植物通常通过一系列形态和生理特征与昆虫及脊椎动物互动。然而,目前的研究大多将昆虫和脊椎动物的影响视为两个独立的领域,鲜有考虑它们在果实进化过程中的综合效应及相互关系。..石栎属是壳斗科的第二大属,约有340多个物种,广泛分布于东亚、东南亚以及喜马拉雅南麓的热带和亚热带常绿阔叶林中。石栎物种通常与其他植物共生,其种子不仅是多种动物的食物和营养来源,也在这些地区生态系统中发挥着重要作用。石栎的种子散播和其与昆虫、脊椎动物的相互作用,不仅对物种的共存和多样性至关重要,也在维持这些地区的碳汇平衡和生态系统稳定中起到了关键作用。因此,研究石栎果实与昆虫和脊椎动物之间的互作,有助于深入理解这些物种如何通过相互作用实现共存,并促进物种多样性。..本项目选择云南地区的石栎物种群落作为研究对象,通过显微CT技术分析果实和虫蛀状况,并结合种子散播追踪实验,探讨不同石栎物种种子的理化性状分化与昆虫、脊椎动物捕食者的相互作用关系,揭示同域共生的石栎物种针对捕食的适应性对策及其物种共存机制。.研究结果表明,同域共存的石栎物种在种子特性、扩散前昆虫捕食和种子散播三个方面存在显著的分化。具体而言,石栎种间种子特性的差异可能促进了昆虫捕食者种类、捕食率、种子扩散率和散播距离的差异,从而推动了生态位的分化,进一步促进了石栎物种的共存。本研究为理解石栎物种如何通过动植物间的相互作用实现共存以及维持物种多样性提供了重要的科学证据。通过本项目的研究,我们能够更好地理解石栎种子与昆虫、脊椎动物之间复杂的相互作用及其生态意义,从而为生态系统保护与管理提供理论支持,并为相关物种的保护和物种多样性研究提供新的视角。
石栎属两种果实包被类型物理化学防御权衡与生殖能量投入研究
  • 批准号:
    31460095
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    陈曦
  • 依托单位:
国内基金
海外基金