植物与传粉者相互作用在高山草甸群落构建中的作用

群落中物种多样性的形成机制，是生态学中悬而未决的问题之一。被子植物的多样性被认为与传粉者的多样化有关，但植物与传粉者之间的相互作用在群落构建中所起的作用还不清楚。在生物多样性热点地区，授粉不足限制植物生殖的程度严重，植物之间竞争传粉者更加激烈。至今有两种可能的假说来解释群落内植物共享传粉者避免种间的花粉干扰：构建群落的物种在繁殖特征上出现替换，或是通过加强近缘种之间的受精前隔离来阻止杂交。近年来系统发育的研究，为从生态学过程深入理解物种之间的进化关系、种群扩散和群落构建提供了基础。本项目试图在我国横断山区，开展植物与传粉者相互作用在高山草甸群落构建中的作用研究。高山草甸有着高的物种多样性且方便研究。拟采用多学科的方法，检验繁殖特征替换和加强假说。深入研究植物与传粉者之间复杂的生态学过程，在认识陆生生态系统、群落生物多样性的维持机制上有重要科学意义，同时为高山草甸群落的保育提供科学依据。

为研究“植物与传粉者相互作用在高山草甸群落构建中的作用”，课题组4年来从群落水平上定点调查了植物与传粉者之间的相互作用及其动态，异种之间的传粉传递，植物降低种间生殖干扰不利影响的策略；通过不同高山草甸群落的调查，分析了群落中近缘物种的表型与系统发育关系，探讨了同域分布的物种是当地分化的，还是扩散而来的。主要进展如下：. 对高山草甸群落进行的四年传粉网络结构的调查表明，虽然年际间植物、传粉者和它们之间连接的构成变化很大，但网络结构保持嵌套，维持较高的稳定性。植物构成的变化小于传粉者种类的变化，传粉者的变化小于物种间连接的变化。在固定样方连续3年的调查表明，尽管整个群落的泛化水平在年间存在着显著的变化，10个传粉者功能群中的8个表现出了对至少两个花部特征的持续偏好，导致了大部分花部特征具有相对稳定的生态泛化水平，这些结果说明了不同的传粉者在时间梯度上稳定的偏好可能会造就花部特征的演化。.在国际上率先构建了一个群落内异种花粉流动的有向网络，包含74种植物，410条花粉连接。网络中平均每种植物接收7.2种异种花粉，并将自己的花粉传递到5.5种植物的柱头上，但只有少量植物的柱头落置了大量、或者来源众多的异种花粉。共享传粉者的植物之间，花粉流通常是单向而非双向的，这很大程度降低了花粉干扰。我们发现花部特征（如柱头的位置）影响异种花粉的落置。对近缘物种（马先蒿属、沙参属）的仔细分析表明，同域分布的沙参属不同种通过花部特征分化、传粉者的不同偏好，强烈的合子后隔离而实现共存；马先蒿属共享熊蜂传粉者，种间花粉传递限制在低水平是因熊蜂传粉者访花恒定性、不同种的花粉在虫体上的携带部位与柱头接触部位分化；而且8种之间的杂交授粉无一结实，也表明有完全的合子后隔离而实现物种共存。.研究表明横断山区不同属（马先蒿、杜鹃花、报春花）的物种多样性形成可能有不同的模式，单一的分化假说或者扩散假说都不能全面揭示该地区多样性的起源。虽然同域的马先蒿属物种在花部特征不一致，与特征替换假说相符；我们的研究结果表明马先蒿属同时存在强烈的受精前、合子后隔离，为深入理解物种形式的机制提供了新证据，但该属在该地区极高的多样性仍然是一个未解之谜。.已发表标注了项目编号，单篇影响因子IF>3的研究论文10篇，多篇以通讯作者发表在生态学的主流刊物Ecology、Oecologia、Oikos、New Phytol上。