物种互作在群落构建过程中的作用及其对多物种共存的影响是生态学研究的核心科学问题之一。近年来,传粉者介导的植物种间和种内互作被引入到这一研究领域,很好阐释了传粉互作与群落构建乃至物种共存的内在科学联系,对于揭示物种多样性维持机制有着重要意义,但仍有许多需要明确的问题。如植物间传粉互作关系(竞争或者促进作用)往往都是密度依赖的,影响这种密度依赖模式的生态因素,例如空间尺度、传粉生态位的重叠程度以及植物对传粉者吸引能力的差异等都可能发挥着重要作用,但仍不明朗。
中国科学院武汉植物园植物繁殖生态学学科组联合多个研究机构人员,以横断山脉这一全球生物多样性热点地区的高山草甸开花植物群落为研究对象,通过多年的连续监测实验,对十余个开花植物群落中的超过100种植物的开花密度、传粉者构成以及访问频率等进行了统计和分析,在观测样方水平和植物群落水平上量化了植物的同种和异种花密度对其传粉频率的影响;并检验了植物的传粉生态位和传粉者吸引能力的差异与传粉者介导的植物间互作式样和强度的密度依赖之间的关系。
研究结果表明,植物传粉频率受到同种和异种花密度的影响,稀有种在样方水平更易遭受种间竞争,但在群落水平则通过种间开花植物获得促进效应(图1)。同时,样方水平的种间竞争对于具有泛化传粉系统的植物更为明显,对于该地区最广泛的熊蜂访花植物而言,群落水平的种间促进更为显著(图2)。此外,对于传粉者吸引能力弱的植物而言,种内正密度效应更强。因此,该研究揭示了在开花植物多样性极其丰富的区域,传粉密度依赖效应对于维持稀有植物物种、促进植物多样性起到了重要的平衡作用,而这种平衡作用又受到了空间尺度、传粉生态位以及植物对传粉者的吸引属性的影响。
相关研究成果以"The interplay between scale, pollination niche and floral attractiveness on density-dependent plant-pollinator interactions"为题,在线发表于生态学领域经典学术期刊Oecologia上。中国科学院武汉植物园叶忠铭副研究员为第一作者,杨春锋研究员和里约热内卢植物园Pedro J. Bergamo博士为通讯作者,武汉大学金晓芳博士、中国科学院武汉植物园操喻副研究员及何勇登博士生、西交利物浦大学邹怡副教授参与了本研究,研究工作还得到了中国科学院武汉植物园王青锋研究员、西班牙地中海高等研究院Anna Traveset教授的指导。该研究得到了国家自然科学基金(31970253, 31770255, 31800194, 32170241)、中国科学院战略性先导科技专项(XDB31010000)等项目的资助。
图1 不同空间尺度下的种间密度效应
图2 传粉生态位以及植物对传粉者的吸引能力对同种和异种密度依赖的影响