横断山区高山流石滩植物簇生结构协作共存机制的研究

As a hotspot of evolutionary study, plant-plant interactions receive many attentions from researchers. Due to its unique landscapes, the front area of alpine habitats of Himalaya-Hengduan Mountain (HHM), SE Qinghai-Tibetan plateau was termed as 'alpine screes'. Benefiting from topographical and climatic factors, alpine screes in HHM owning the globally richest alpine flora as well as the most pronounced spatial and temporal gradients, is a natural laboratory for studying plant-plant interactions particularly facilitation, which is predominated in hostile environments, as alpine and arid habitats. However, bad accessibility of plant materials in this area due to its extremely high elevations makes difficulty to conduct study in situ to explore facilitation among plant species and understand mechanisms behind. As one of most outstanding facilitative phenomena in alpine screes of HHM, 'clustered structure' characterizes with several systematically distant species involving and widely distributing, providing an excellent system for studying the facilitative effects amomg plant species. In this study, we choose 'clustered structure' as a model and combine with multi-disciplinary theories and studying methods to make understanding of performance, intensity and importance of facilitations at species, population/community and ecosystem evolutionary levels of plant species inhabiting in alpine screes of HHM.

青藏高原东南部横断山区高山生物带最前端区域由于独特的生态系统和景观而被称为"高山流石滩"。受到地形和季风气候等综合因素的影响，高山流石滩孕育了全球最丰富的高山植物多样性资源，且拥有最显著的环境梯度和最多样的生境类型，是研究高山植物种类间协作共存机制及其与气候和环境因子间联系的理想场所。但是，由于分布海拔极高，实验材料的可得性和野外试验的可重复性差，本区域内高山植物种类间协作机制的研究开展的还非常有限，特别是对于某些典型代表性植物共存现象的研究也还完全是空白,是物种间关系研究的薄弱地区。本研究拟选取横断山区高山流石滩生境内高山植物簇生结构，结合其涉及植物种类多，包含环境梯度大，分布范围广的特点，以生态学理论为基础，同时结合多学科研究试验手段，从物种，居群/群落等不同进化层面入手，对簇生结构协作共存机制的表现形式，作用方式及其生态系统功能和重要性进行分析和探索。

高山植物簇生结构是高海拔植物典型适应现象之一，但是其适应机制和进化意义一直以来未被很好的阐述和诠释。此次研究项目的实施，以项目负责人有关高山垫状植物协作共存机制相关研究积累为基础，项目组成员集合植物群落生态学，功能生态学，生理生态学等多学科理论和实验手段对我国青藏高原横断山区高山流石滩植物簇生结构协作共存关系的（1）表现形式（2）作用强度和（3）生态系统功能进行了系统的探索与诠释。. 研究发现，（1）高山流石滩簇生结构协作作用主要以提升物种生物量产量和繁殖适合度的形式体现，其作用机制源于簇生适应结构内植物植株获得了更高的光合作用效能和水分利用效率；（2）高山流石滩植物簇生结构的作用强度随环境胁迫程度（例如，海拔梯度）的增加而增强，且受到小生境（例如，坡向）内环境因子的影响。同时，研究首次发现高山流石滩植物簇生结构在应对生物因子（趋避捕食）方面的适应意义；（3）有关高山流石滩植物簇生结构协作共存效应的生态系统功能的相关数据和资料正在整理分析中，以相同研究地点内高山垫状植物生态系统功能为参考，可以预期植物簇生结构在维系高山流石滩植物多样性格局方面具有重要作用；（4）此外，项目还重点关注了高海拔生境内植物种间协作共存现象另一典型代表——高山垫状植物与其他植物种类间的相互关系，研究结果证实垫状植物协作共存机制随特化结构的尺寸的增加而增强。有关研究结论为进一步开展高山流石滩植物簇生结构作用机制和适应意义的研究提供了重要的指示和借鉴作用；（5）其他方面，项目组对高山流石滩生境特有植物种类大萼蓝钟花（Cyananthus macrocalyx）和细叶蓝钟花（C. delavayi）的繁殖特性与环境因子间的联系，以及高山流石滩特化植物生活型“贝壳植物”代表类群绵参（Eriophyton wallichii）的适应机制进行了探索，取得了比较显著的科学成果和研究进展，为学者认知和理解青藏高原横断山区高山植物适应进化策略提供了新的证据和资料。