Ramet population ecology of Panicum virgatum in the field —Competitively random growth of ramets and foraging behavior of ramet populations

The authors investigated the heterogeneous size patterns and dynamic growth of the ramet population of Panicum virgatum, a clonal caespitose plant, limited to the space occupied by a ramet bunch and the time of the ramet yearly life cycle, to understand the ecology of clonal caespitose plants in the field, where the ramet bunch generally consisted of more than one genet. Dynamic life tables for ramet populations were established by the replacement of living ramets at the present time with ＂dead＂ ones in past time. These tables revealed stable coexisting patterns of isometric and allometric growing processes of ramets in mass and height respectively, which approximately followed the historic trajectory of a density-independent population. The ecology of clonal caespitose plants is further discussed based on the competitively random growth of ramet individuals, including the scale of foraging behavior. In the field, the ramet population ecology of switchgrass may be a statistical result of competitively random growth of ramet individuals. The foraging behavior of a ramet population could then be presented as a process in which ramet individuals competed with each other for light and grew randomly, while at the same time a relatively stable dynamic growth pattern was apparent at the level of the ramet population, and the functional leaves were placed properly in time and space.     

克隆植物中国沙棘种群动态及其生物量调节机制

以沙棘人工林为材料,样地调查数据为依据,以子株种群密度表示子株出生与存活能力,对其种群密度、生物量、年龄结构、克隆器官生物量投入与分配的时间动态规律及关系进行了分析。结果显示:随着种群年龄增大,子株个体数量占种群个体总数量的比例由0提高到95.5%,子株种群密度呈先上升后下降再回升趋势; 克隆种群年龄结构随子株种群密度的改变,从增长型(稳定型)演变为衰退型再演变为增长型。然而,子株种群密度与克隆器官生物量投入及其分配之间呈极显著正相关。且在种群恢复过程中,生物量投入与分配的回升相对于子株种群密度回升具有前置效应。因此,种群通过克隆器官生物量投入与分配格局调节制约子株的出生或存活从而改变子株种群密度,而子株种群密度变动过程决定克隆种群密度消长、年龄结构演变规律。根据沙棘克隆种群密度消长规律、年龄结构演变规律及其与克隆器官生物量投入、分配调节的内在联系,可将中国沙棘人工种群动态分为3个阶段:克隆生长旺盛期,克隆器官生物量投入及其分配随着种群年龄增大而上升,克隆种群密度随之上升,年龄结构为增长型(稳定型); 克隆生长衰退期,克隆器官生物量投入及其分配随着种群年龄增大而下降,克隆种群密度随之下降,年龄结构从增长型(稳定型)演变为衰退型; 克隆生长恢复期,克隆器官生物量投入及其分配随着种群年龄的增大而回升,克隆种群密度随之回升,种群年龄结构从衰退经过恢复又演变为增长型。     

刺槐(Robinia pseudoacacia)无性系种群结构与生长动态的研究

研究了刺槐克隆种群的种群结构和生长动态.结果表明，刺槐克隆种群中幼年分株数量较多，死亡率较高；成年个体数量较少，死亡率较低，而且相对稳定，种群数量结构成金字塔型；无性系产生分株的时间较晚，分株的数量正处于上升阶段.无性系中刺槐基株的基径、高度、冠幅远远大于分株.刺槐分株在幼年时期高生长和冠幅的生长均较快，当生长到一定的年龄逐渐缓慢下来.克隆分株的生长、数量动态主要受克隆整合的内部调节机制和外部环境中灌木层、草本层竞争的影响.     

木本克隆植物中国沙棘种群林缘扩散规律研究

通过对中国沙棘林缘扩散过程和规律进行分析,揭示了中国沙棘的克隆生长过程.结果显示:中国沙棘以年龄最大的分株为中心向两侧实施克隆扩散,形成中间分株大、密度小以及越向两侧分株越小、密度越大的双向“阶梯式”种群外貌.然而,种群向两侧的扩散并不对称,其原因在于扩散过程受到土壤水分状况的影响.向土壤水分条件较好的一侧,林缘扩散种群以分株较大、密度较高为特征,克隆生长格局倾向于“聚集型”;向土壤水分较差的一侧,林缘扩散种群以分株较小、密度较低为特征,克隆生长格局倾向于“游击型”.由此表明在不同的土壤水分状况下,中国沙棘通过克隆生长调节形成与之相适应的克隆生长格局,即觅养对策.     

不同土壤水分条件下中国沙棘克隆生长的对比研究

 通过不同土壤水分条件下中国沙棘克隆生长特征和形态特征的对比研究,期望揭示其克隆生长调节对策.结果表明:①土壤水分有效性高的种群,其子株密度和生物量大于土壤水分有效性低的种群.②土壤水分有效性高,种群的个体大、单轴型个体多;土壤水分有效性低,种群的个体小、合轴型个体多.③土壤水分有效性高,种群地上生物量所占比例大,地下生物量主要投资于克隆器官的生长;土壤水分有效性低,种群地下生物量所占比例大,地下生物量主要投资于根系的生长.④土壤水分有效性高,种群增长率大、高度级多、产生克隆子株早;土壤水分有效性低,种群增长率小、高度级少、产生克隆子株晚.     

毛乌素沙地中国沙棘无性系种群林缘扩散规律

以样地调查资料为基础。分析了中国沙棘无性系种群的林缘扩散规律及其生态学意义。结果表明,中国沙棘通过无性系生长向林缘扩散形成“阶梯式”同龄斑块镶嵌体系。群落依靠该体系不断向前移动或者同龄斑声之间的交替更新来维持和恢复其稳定性。同时,林缘扩散种群具有密度大、生产力高等特征,但其生物量积累和自然稀疏过程与有性植物种群具有相同的规律。     

小兴安岭泥炭沼泽甸杜种群分株的年龄结构与生长分析

甸杜(Chamaedaphne calyculata)是常绿小灌木,为无性系植物,主要分布于贫营养泥炭沼泽中.通过对大量样本的观察,应用计数芽鳞痕的方法划分了甸杜分株的年龄结构.在小兴安岭泥炭沼泽生长季中期,沼泽中心与沼泽边缘的甸杜种群分株均由8个龄级组成,呈现稳定型年龄结构.分株平均高度和生物量沼泽中心低于沼泽边缘.不同养分条件是两种生境甸杜种群分株间的年龄结构、生物量和高度生长特征及其生态可塑性等出现差异的主要因素.生境的环境异质性决定了甸杜种群分株的生物量和高度的生态可塑性.     

植物种群生态研究进展

对植物种群生态学近20年在其各个领域所取得的进展及其动态作如下归纳：（1）植物种群生理生态学在向宏观方向发展的同时,由于分子生物学和生物技术的兴起,也向器官细胞和分子水平发展;（2）植物种群繁殖生态主要集中于繁殖分配与繁殖投资、分配通货,生殖值,生活史进化,繁殖时间和频率等;（3）无性系种群生态学主要集中于无性系性、生理整合,克隆生长格局,无性系生长型,等级选择模型和空间拓展性等,（4）植物构件生态主要集中于植物沟件种群动态和形态结构与构件的关系。（5）遗传生态学主要集中在种群遗传结构,变异、分化、适应及其与环境的关系,生态型及其遗传基础,多态性等。（6）植物行为生态学主要对植物觅源生态学研究,并集中在资源分配格局、表型可塑性,资源异质性以及觅源行为和进化,种群统计学主要涉及图解模型和转移矩阵模型,植物种群生理生态、生殖生态、遗传生态以及种群数量动态均与分子机制相关联,因而成为种群生态研究的前沿。     

垫状锦鸡儿的繁殖方式及其在适应干旱荒漠环境中的生态意义

研究内蒙古荒漠区锦鸡儿属优势种垫状锦鸡儿灌丛结构、分株特征、繁殖倾向和克隆生长特性.结果表明:在荒漠区,垫状锦鸡儿的营养繁殖占主导地位,有性繁殖为辅;其营养繁殖由枝条克隆产生无性系分株,克隆生长构型为密集型.较高的无性繁殖比例、密集型的克隆构型和发达的根系使垫状锦鸡儿能很好地适应荒漠区的干旱环境,并成为荒漠区的优势种.     

过路黄克隆生长对光照强度的反应

利用遮阳网产生光照梯度，以研究光照强度对克隆植物过路黄(Lysimachia christinae)形态特征和生物量分配的影响．结果表明：1)匍匐茎节间长度随光照强度的减弱而增大，遮荫明显增加过路黄的分枝角度，分枝强度没有对光强发生显著反应．遮荫使叶柄变长，而根长则变短．2)随光照强度的减弱，叶柄生物量逐渐增大；遮荫降低了叶生物量、根生物量、总生物量、根生物量比和地下生物量／地上生物量．3)在遮荫条件下，一级匍匐茎基部分株的叶生物量和分株总生物量显著大于顶部分株，而根冠比则相反．根的生物量在各分株间无显著差异．在不遮荫条件下，仅匍匐茎基部分株的叶生物量大于顶部分株，其它的生物量指标在各分株间无显著差异．在分株水平，分株的根冠比不受光强的影响．总之，过路黄的克隆生长在基株和分株水平都对光强作出了明显的反应，而且这种反应具有等级性．     

淫羊藿无性系种群构件生物量分配格局

淫羊藿为具有克隆生长习性的多年生根茎型草本植物，是重要的药用资源植物．该文以野生淫羊藿为研究材料，于营养生长期和有性生殖期对无性系分株种群进行取样，比较分析不同时期、不同构件生物量分配格局．结果表明，营养期与有性生殖期无性系分株种群生物量差异不显著，但各构件生物量百分比差异显著．营养期根生物量比（RMR）、支持结构生物量比（SBR）和根冠比（R／C）均大于有性生殖期；而叶生物量比（LMR）和叶重分数（LMF）小于有性生殖期．在有性生殖期，营养分株（VR）生物量（83．93％）远远大于生殖分株（RR）生物量（16．07％），用于生殖器官（花）的生物量投资比例非常小（1．45％），叶构件生物量分配比例（50．68％）最大，地下根茎（32．03％）和支持结构（15．84％）生物最分配比例次之．高比例的叶构件生物量有利于合成大量有机物质，这些物质储存于地下根茎中以维持基株在资源缺乏季节的生长，保证种群的生存和繁衍．这些都暗示着淫羊藿不仅有很强的克隆生长能力，而且采取克隆生长为主，有性繁殖为辅的手段维持种群的繁衍与扩散．     

濒危荒漠灌木四合木的种群更新与保护策略

四合木(Tetraena mongolica)为蒺藜科(Zygophyllaceae)强旱生落叶小灌木,是内蒙古西鄂尔多斯地区草原化荒漠植被的主要群种之一,被列为国家一级保护植物.就四合木的种子雨、种子萌发、幼苗生长及其适应性以及克隆分株特性与其种群更新的关系等方面进行了综述,并对四合木的种群更新与保护策略提出了若干建议.     

克隆植物结缕草在两种环境中的生长发育特征

以克隆植物结缕草为对象,研究了其在温室内、外两种环境条件下的生长发育特征.结果表明：在相同环境条件下,主匍匐茎上的复合节、根、Ta和Tb分蘖的形成顺序依次后移,且形成速率均呈相互平行的直线关系.但在温室内,主匍匐茎上的复合节及其它器官的形成时间一般均较温室外晚.复合节间的形成是逐渐完成的,在温室外,一个复合节间的70%完成于该复合节形成后和下一个复合节间形成前,而其余则完成于下一个复合节间形成之后.在温室外,二级匍匐茎上复合节及其它器官的形成规律与主匍匐茎相似,但Tb的形成速率较慢.这与各级匍匐茎之间以及各相应构件器官之间资源传输与分配格局存在差异有关.通过主匍匐茎的向前直线型生长和次级匍匐茎的侧向伸展,结缕草分株被放置到更加广阔的生态空间,分株种群规模扩大,资源摄取能力增强,从而有助于提高结缕草的生态适应性和种间竞争能力.     

不同生境中慈竹克隆生长的密度调节

为了全面认识竹类植物克隆生长的密度调节机制，通过对两种生境的野外调查，本文在基株和分株两个层次上分析了慈竹克隆繁殖的数量和质量、竹笋高生长速度以及根茎长度等克隆生长特征与密度的关系．结果表明，慈竹的一些克隆生长特征(如：出笋数、死笋数、出笋速度、活笋基径和根茎长度)与分株密度呈不同程度的正相关，而竹笋高生长速度与分株密度无关．仅西山慈竹的出笋数和北湖公园的活笋数与基株密度呈显著的正相关．这些结果显示慈竹的克隆生长受分株密度和基株密度的共同调节，且以分株调节为主．不同生境中，慈竹克隆生长及其密度制约的规律存在差异．     

克隆植物分株在异质环境中的分布

将动物的理想自由分布理论与克隆植物相结合,在理论上研究其个体在斑块间的分布模式.在理想自由分布的框架中,忽略间隔子的形态可塑性后,克隆植物分株的分布应该遵循投入匹配法则.当植物个体的竞争能力不同时,竞争权重的分布也不同,但是符合条件的分株数组合有无数组.同时没有出现不同类型的个体单独分布,总是表现为混合对策.研究表明分析动物分布模式的理想自由分布理论可以应用于克隆植物的分株分布.     

切除匍匐茎对鹅绒委陵菜克隆生长的影响

研究了切除匍匐茎对鹅绒委陵菜克隆生长的影响.结果表明：切除匍匐茎使鹅绒委陵菜根部直径有增大趋势,而根长明显小于对照;在生物量分配方面,切除匍匐茎使其生物量投资偏向于地上部分,总生物量明显小于对照;此外,切除匍匐茎使鹅绒委陵菜的复叶数、复叶长度、基株高度在不同程度都有所升高.     

两个生态型羊草种群的营养更新特征分析

在西辽河平原天然羊草草地上取样研究了灰绿型和黄绿型两个羊草种群分株的数量特征．结果表明，地上分株生物量、新世代无性分株生物量和新世代有性分株生物量存在显著差异，再生世代分株生物量没有显著差异，分株生物量分配均以新世代分株、无性分株占优势；反应种群营养更新特征的种群新生系数和种群再生系数两个生态型分别为0.63，0．37和0.57，0．43没有显著差异．羊草两个生态型在种群结构相对稳定期有趋异适应方式，又有相似的适应规律。     

母株在慈竹克隆繁殖和幼竹发枝中的作用

比较了慈竹在有母株和无母株条件下发笋的根茎数、竹笋成活率、竹笋基径和幼竹发枝的差异，以探讨母株对克隆繁殖和幼竹发枝的贡献．结果表明，母株对慈竹根茎发笋和竹笋成活影响显著．有母株时，样方中发1笋和2笋的平均根茎数都显著大于无母株时的平均根茎数．有母株竹笋的成活率显著高于无母株的相应情况．1级和2级母株的存在对竹笋基径和幼竹发枝都无显著影响．这些结果显示，从笋期到幼竹期，母株对慈竹克隆后代的贡献越来越小．     

太行山猕猴王屋-1群的种群动态

种群动态是种群生态学研究的核心问题.为深化对太行山猕猴种群生态学的认识,本研究以栖息于太行山猕猴国家级自然保护区天坛山管护区的太行山猕猴王屋-1群(WW-1)为对象,基于野外观察记录,并结合访问调查和文献查阅,整理分析了该群2002年12月至2015年12月的种群参数、个体扩散模式和种群增长方式等.结果显示:1)WW-1群由2002年12月的14只增长至2015年12月的106只;2)WW-1群平均出生率为每年每只成年雌性生产(0.56±0.23)只婴猴,婴猴(1岁)平均死亡率为10.8%±21.0%;3)WW-1群表现出明显的偏雄(male-biased)的个体扩散模式;4)种群呈指数式增长(Nt=13.32×e~(0.153 1(t-2002))),瞬时增长率为0.153 1.     

Do plants explore habitats before exploiting them? An explicit test using two stoloniferous herbs

We tested whether the processes of exploration and exploitation can be explicitly distinguished as plants grow and develop within a habitat using two stoloniferous clonal herbs,Hydrocotyle sibthorpioides(Umbelliferae) and Potentilla anserina(Rosaceae).Ramets were planted in four circular trays differing in diameter.One replicate from each diameter-group was sampled at intervals corresponding to plant coverage of the trays,and plant biomass allocation to leaves,stolons,and roots and internode length were quantified.For both species,at early sampling times(when the smallest trays were full),total plant biomass and ramet number were larger in the smaller trays than in the larger trays.However,this trend was reversed for plants collected at later times.For H.sibthorpioides,leaf mass ratios(leaf mass to total plant mass) were significantly greater,but stolon mass ratios(stolon mass to total plant mass) were less in the small trays than in the larger ones,particularly during the early stages of the experiment.Similarly,for P.anserina,leaf mass ratios decreased in the smaller trays but increased in the larger ones as the experiment progressed.Root mass ratios showed contrasting pattern to leaf mass ratios for both species;stolon mass ratios were significantly smaller in the smaller trays than in the larger ones,although there were no obvious patterns during the course of the experiment.In addition,for both species,internode length was shorter but the number of ramets was greater in the smaller trays at early sampling times.We conclude that plants invest greater biomass in resource-exploring organs(stolons) than in resource-exploiting organs(leaves or roots) as they initially establish in a habitat.The relatively lower plant productivity in the largest trays at early sampling times presumably reflects the cost of exploration prior to resource exploitation and utilization.