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Correlation of Seed Mass with Elevation

种子重量与海拔的相关性分析



全 文 :种子重量与海拔的相关性分析∗
杜  燕ꎬ 何华杰ꎬ 张志峰ꎬ 杨娅娟ꎬ 李涟漪ꎬ 杨湘云∗∗
(中国科学院昆明植物研究所种质资源库ꎬ 云南 昆明  650201)
摘要: 种子重量与海拔的关系是植物生态学中重要而尚存争议的问题ꎮ 本文对中国 123科 853种 2 879 份
野生植物种子的重量在海拔上的变化特点以及二者之间的相互关系进行了深入研究ꎬ 结果显示: 种子重量
总体上与海拔呈负相关ꎬ 种子重量级别多样性和生活型多样性随海拔上升呈阶梯状下降ꎮ 但 7 级种子中ꎬ
只有 100级种子的重量与海拔呈负相关ꎻ 7种生活型中ꎬ 只有灌木和匍匐草本的种子重量与海拔呈负相关ꎻ
在种水平上ꎬ 只有 8􀆰 2%的物种种子重量与海拔存在相关性ꎮ 本研究揭示了我国种子重量与海拔之间的复杂
关系ꎬ 以及遗传和环境对种子重量的影响ꎬ 对植物育种、 森林管理以及入侵植物的防治具有一定指导意义ꎮ
关键词: 种子重量ꎻ 级别ꎻ 海拔梯度ꎻ 相关性
中图分类号: Q 948􀆰 114            文献标识码: A            文章编号: 2095-0845(2014)01-109-07
Correlation of Seed Mass with Elevation
DU Yanꎬ HE Hua ̄Jieꎬ ZHANG Zhi ̄Fengꎬ YANG Ya ̄Juanꎬ
LI Lian ̄Yiꎬ YANG Xiang ̄Yun∗∗
(Germplasm Bank of Wild Speciesꎬ Kunming Institute of Botanyꎬ Chinese Academy of Sciencesꎬ Kunming 650201ꎬ China)
Abstract: The correlation between seed mass and elevation is an important and controversial topic in ecology. We
examined seed mass and elevation distributions of 2 879 seed collections belonging to 853 plant species and 123 fam ̄
ilies in Chinaꎬ to determine if seed mass was correlated with elevation. Our results showed thatꎬ in generalꎬ seed
mass was negatively correlated with elevationꎬ with magnitude of seed mass and life ̄forms decreasing significantly
with increasing elevation. Howeverꎬ among all seven magnitude orders of seed massꎬ 100 was the only one that was
negatively correlated with elevation. Moreoverꎬ among all seven life forms investigatedꎬ only the seed masses of
shrubs and creeping herbs were negatively correlated with elevationꎬ while at the species levelꎬ only 8􀆰 2% of species
showed a significant correlation. Our results indicate that associations between seed mass and elevation in Chinese
species are most likely affected by a complex of factors. Thusꎬ variation in seed mass is likely to be affected by both
species genetic variation and environment conditionsꎬ and this should be borne in mind with regard to agricultural
and forestry practicesꎬ as well as land management and monitoring of invasive species.
Key words: Seed massꎻ Magnitude ordersꎻ Elevation gradientꎻ Correlation
  种子重量 (大小) 是植物种群生态学中的
一个关键特征 (Westoby等ꎬ 1992)ꎬ 它与植物的
生活史策略 (Grime 等ꎬ 1988)、 生活型 (Leish ̄
man和 Westobyꎬ 1994aꎬ bꎻ Grubb等ꎬ 2005)、 种
子的散布方式和能力 (Moles等ꎬ 2004ꎻ Morse 和
Sehmittꎬ 1985ꎻ Venable和 Brownꎬ 1988)、 土壤库
中种子的数量 (Guo等ꎬ 1999)、 动物的捕食行为
(Blate等ꎬ 1998ꎻ Hofmann 等ꎬ 1995ꎻ Kollmann 等ꎬ
1998)、 幼苗萌发的策略和方式ꎬ 以及幼苗在定
植过程中的抗逆性和竞争能力 (David 和 Peterꎬ
植 物 分 类 与 资 源 学 报  2014ꎬ 36 (1): 109~115
Plant Diversity and Resources                                    DOI: 10.7677 / ynzwyj201413056

∗∗
基金项目: 科技基础性工作专项重点项目 (2007FY110100) 和国家大科学工程项目 (2009 ̄LSFGBOWS ̄01)
通讯作者: Author for correspondenceꎻ E ̄mail: yxy@ mail. kib. ac. cn
收稿日期: 2013-03-22ꎬ 2013-05-16接受发表
作者简介: 杜  燕 (1974-) 女ꎬ 硕士ꎬ 高级工程师ꎮ 主要从事植物种子保藏学和种子生物学研究ꎮ E ̄mail: duyan@ mail. kib. ac. cn
2003) 等有着密切联系ꎬ 它可使植物获得最佳
的繁殖和存活效益ꎬ 以及最大的适合度ꎬ 决定着
植物的生态位ꎮ 自 1942 年 Salisbury 出版了有关
种子的著作后 (Salisburyꎬ 1942)ꎬ 近几十年来种
子重量 (大小) 的研究一直受到人们的重视ꎮ
尽管化石记录显示古老植物种子较小 (Hallie
和 Simsꎬ 2011)ꎬ 但经过 3􀆰 6 亿年的进化ꎬ 现今
植物种子大小呈现出了极大的多样性ꎮ 世界上最
大的海椰子 (Lodoicea maldivica) 种子重达 104gꎬ
而最小的斑叶兰 (Goodyera schlechtendaliana) 种
子只有约 10-7g (Westoby等ꎬ 1992ꎻ Leishman 等ꎬ
1995ꎻ Moles等ꎬ 2007)ꎬ 差距达 11级ꎮ
海拔是影响种子重量和物种多样性格局的重
要因子ꎮ 相对于经纬度ꎬ 海拔上的温度变化更为
剧烈ꎬ 海拔每升高 1 000 mꎬ 温度就将下降 6 ℃ꎮ
因此种子重量与海拔的关系一直是生态学家们研
究的重点之一ꎮ 但至今种子重量 (大小) 与海拔
的关系仍存在争议ꎮ Baker (1972) 对加利福尼亚
山植物进行研究后认为: 随着海拔的上升ꎬ 植物
的生长季将会缩短ꎬ 因此种子的大小也会下降ꎻ
Bu等 (2007) 也发现青藏高原东部的 570 种高
山草地植物种子大小与海拔之间存在着极显著的
负相关ꎮ 而 Sawada (1994) 在研究不同海拔高
度的车前 (Plantago asiatica) 种子大小时却发
现: 以减少种子数量为代价ꎬ 车前种子大小会随
海拔的升高而增大ꎬ 许多学者也有类似发现
(Mariko 等ꎬ 1993ꎻ Oyamaꎬ 1993ꎻ Lordꎬ 1994ꎻ
Ayana和 Bekeleꎬ 2000ꎻ Blionis和 Vokouꎬ 2002)ꎬ
但 Holm (1994)、 Kaya 和 Temerit (1994)、 Gera
等 (2000) 却发现种子大小随海拔上升基本没有
变化ꎮ 本研究分级别、 分梯度地对来自中国 18
个省的 123 科 853 种 2 879 份植物种子的重量组
成、 海拔分布格局和二者之间的相关性进行了深
入研究ꎬ 以期揭示种子大小在海拔梯度上的分布
和变化规律ꎬ 以及二者之间复杂的相关性ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  实验材料
为 2008-2009 年采自中国 18 个省的 123 科 853 种
2 879份成熟野生植物种子或果实ꎮ 种子 (或果实) 采
集后直接放于 15 ℃、 15%RH 干燥间中进行干燥ꎻ 然后
手工无损伤地去除果皮及种子附属结构ꎬ 并用种子分离
机去除其中的空瘪和虫蛀种子ꎬ 使种子净度和纯度达到
100%ꎬ 处理后的种子放于干燥间中以备测量ꎮ
1􀆰 1􀆰 1  种子重量数据的取得  本研究中种子重量特指单
粒种子平均重量ꎬ 单位为克 (g)ꎮ 称量方法为: 每份种
子每次取样 50粒ꎬ 5次重复ꎬ 用 d= 0􀆰 1~0􀆰 001 mg天平在
15 ℃ꎬ 15%RH干燥间中进行称重 (根据种子实际大小
选用)ꎬ 相对标准误差不超过 10%ꎬ 然后计算其单粒重ꎮ
1􀆰 1􀆰 2  种子重量级别的划分   以 10 倍为一个数量级ꎬ
将种子重量划分为 7级 (10-6、 10-5、 10-4、 10-3、 10-2、
10-1、 100)ꎮ
1􀆰 1􀆰 3  海拔区间的划分  以 500 m为一区间ꎬ 将采集地
海拔 0~5 500 m划分为 11个区间 (0~ 500、 500~ 1 000、
1 000~1 500、 1 500~2 000、 2 000~ 2 500、 2 500~ 3 000、
3 000~3 500、 3 500~4 000、 4 000~ 4 500、 4 500~ 5 000、
5 000~5 500 m)ꎮ
1􀆰 2  统计分析
1􀆰 2􀆰 1  种子重量与海拔的分析  为避免有偏估计ꎬ 将同
一物种不同居群的种子重量进行平均ꎬ 取其均值为该种
植物的种子重量ꎬ 海拔数据同样处理ꎻ 另外由于种子重
量与海拔不符合正态分布ꎬ 故用 Spearman秩相关来分析
总体上种子重量与海拔ꎬ 以及各海拔区间种子重量与海
拔的相关性ꎮ
1􀆰 2􀆰 2  种子重量与生活型的相关性分析  取同一物种不
同居群的平均种子重量为该物种种子重量ꎬ 平均海拔为
该物种海拔ꎬ 用 Spearman秩相关分析各海拔区间内种子
重量与生活型相关性ꎮ
1􀆰 2􀆰 3  同种种子重量与海拔的分析  对具有两个以上居
群的 747种植物种子分种进行统计ꎬ 用 Spearman 秩相关
分析种子重量与海拔的相关性ꎮ
所有统计分析均采用 IBM SPSS Statistics 19 和 EX ̄
CEL分析软件进行ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  种子重量的组成结构
此 2 879份野生植物种子的单粒平均种子重
量 (干重) 为 1􀆰 28×10-6g 至 5􀆰 74 gꎬ 最大种子重
量是最小种子重量的 4 484 375倍ꎬ 差距为 7级ꎮ
这些种子重量呈连续的谱系分布ꎬ 但不成正
态分布ꎮ 种子重量级别分布曲线呈单峰型 (图
1)ꎬ 中间级别的种子多ꎬ 两端极大或极小的种
子少ꎮ 在 7级种子中ꎬ 10-3级种子比重最大ꎬ 占
33􀆰 50%ꎻ 其次为 10-4和 10-2级种子ꎬ 三者占到总
数的 82􀆰 57%ꎬ 是中国种子大小的主体ꎻ 比重最小
的是两端 10-6和 100级种子ꎬ 仅占总数的 1􀆰 11%ꎮ
相应地ꎬ 物种多样性曲线也呈单峰型ꎮ 10-3
011                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 36卷
级种子的物种丰富度最大ꎬ 为 73 科 344 种ꎬ 占
总科数的 59􀆰 35%ꎬ 总种数的 40􀆰 33%ꎻ 科丰富
度第二的是 10-2级ꎬ 占总科数的 50􀆰 41%ꎻ 种丰
富度第二的则是 10-4级ꎬ 占总种数的 37􀆰 87%ꎻ
丰富度最小的是两极 (10-6和 100级) 种子ꎬ 只
占总科数的 9􀆰 76%和总种数的 2􀆰 35%ꎮ
图 1  种子重量多样性与物种丰富度分布曲线
Fig􀆰 1  Distribution of variation in seed mass and diversity
2􀆰 2  种子重量级别与海拔的关系
2􀆰 2􀆰 1  不同级别种子在海拔上的分布和变化
2 879份野生植物种子的海拔分布范围为 0~
5 174 mꎬ 分布在 11 个海拔区间内 (500 m 为一
区间)ꎮ 从图 2 可看出ꎬ 在各海拔区间内ꎬ 中间
级别的种子比重仍较大ꎬ 占 75%以上ꎻ 而两端
10-6、 10-1和 100的种子比重则较小ꎬ 不足 8%ꎮ
另外ꎬ 随着海拔的上升ꎬ 种子级别多样性呈
显著降低 (r=-0􀆰 804ꎬ P=0􀆰 003)ꎬ 大种子 (10-1
和 100级) 在海拔 3 000 m 以上区域消失ꎬ 而小
种子 (10-6和 10-5级) 则在海拔 4 500 m以上区域
图 2  不同级别种子在各海拔区间比重
Fig􀆰 2  Percentage of seed mass with different seed orders
of magnitude at different elevation levels
消失ꎮ 因此种子级别多样性总体上呈 3个阶梯下
滑: 3 000 m以下的 5 个海拔区间内ꎬ 种子级别
数为 6 ~ 7 级ꎬ 为第一阶梯ꎻ 3 000 ~ 4 500 m 的 3
个区间内ꎬ 种子级别数为 4~5 级ꎬ 为第二阶梯ꎻ
4 500~5 500 m 的 3 个区间仅具有 10-3和 10-4级
种子ꎬ 为第三阶梯ꎮ 随着大种子和小种子的相继
消失ꎬ 中间级别 (10-4和 10-3级) 的种子比重随
海拔的上升则不断增大ꎬ 在 4 500~5 000 m区间ꎬ
10-4和 10-3级比重分别达到 50%ꎬ 而 10-3级种子
比重在海拔 5 000 ~ 5 500 m 内甚至达到 100%ꎮ
由此可见ꎬ 中间级别的种子生态适应性较两端的
大种子和小种子强ꎮ
2􀆰 2􀆰 2  种子重量与海拔的相关性   从图 3可看
出ꎬ 种子重量总体上与海拔呈低度的负相关ꎮ 但进
一步分析则发现ꎬ 各级别种子与海拔的相关性不一
致ꎬ 除 100级种子重量与海拔呈极显著负相关外ꎬ
其余级别的种子重量与海拔都不相关 (表 1)ꎮ
图 3  种子重量与海拔的相关性
Fig􀆰 3  The relationship between seed mass and elevation
另外ꎬ 各海拔区间种子重量与海拔的相关性
也不一致 (表 2)ꎮ 11个海拔区间ꎬ 只有 4 000~
4 500 m区间ꎬ 即高山流石滩区域内ꎬ 种子重量
与海拔出现相关ꎬ 说明高山流石滩区域内的种子
较其它区域易受海拔ꎬ 特别是温度的影响ꎮ
2􀆰 3  不同生活型种子重量变化及其与海拔的关系
2􀆰 3􀆰 1  不同生活型种子重量的变化   7 种生活
型的平均种子重量大小顺序为: 乔木>木质藤本>
灌木>攀援草本>匍匐草本>直立草本>寄生草本ꎬ
总体上随着木质化程度的增大ꎬ 种子平均重量有
增大的趋势ꎬ 二者之间呈显著相关 (r=0􀆰 446ꎬ P<
0􀆰 0001)ꎮ 但生活型与种子大小的关系不是绝对的ꎬ
如直立草本的穿心莛子藨 (Triosteum himalaya ̄
num) 种子 (53􀆰 74~72􀆰 54 mg) 就比乔木的领春木
1111期                          杜  燕等: 种子重量与海拔的相关性分析                                 
表 1  各级别种子重量与海拔的相关性
Table 1  Relationship between elevation and seed mass from same seed order
种子级别
Seed orders

  种子重量 Seed mass / mg
    Median     Mean     SE
  与海拔相关性 Correlation
      P       r
10-6 6 0􀆰 0078 0􀆰 0066 0􀆰 0011 0􀆰 658 -0􀆰 232
10-5 124 0􀆰 0445 0􀆰 0487 0􀆰 0022 0􀆰 067 0􀆰 164
10-4 246 0􀆰 3551 0􀆰 4164 0􀆰 0162 0􀆰 701 -0􀆰 024
10-3 276 2􀆰 5335 3􀆰 3765 0􀆰 1401 0􀆰 295 0􀆰 063
10-2 181 24􀆰 0726 30􀆰 8336 1􀆰 4862 0􀆰 912 0􀆰 008
10-1 17 165􀆰 1652 218􀆰 1015 39􀆰 1234 0􀆰 333 0􀆰 250
100   3 1621􀆰 8397 1621􀆰 8397 89􀆰 0818 <0􀆰 001 -1∗∗
表 2  各海拔区间种子重量与海拔的相关性
Table 2  Relationship between elevation and seed
mass at different elevation levels
海拔区间 n P r
0-500 158 0􀆰 897 0􀆰 010
500-1000 193 0􀆰 750 0􀆰 023
1000-1500 187 0􀆰 496 -0􀆰 050
1500-2000 144 0􀆰 199 -0􀆰 107
2000-2500 91 0􀆰 21  0􀆰 133
2500-3000 28 0􀆰 618 -0􀆰 099
3000-3500 30 0􀆰 961 -0􀆰 009
3500-4000 15 0􀆰 321 -0􀆰 275
4000-4500 7 0􀆰 036 0􀆰 786∗
(Euptelea pleiospermum) 种子 (0􀆰 74 ~ 1􀆰 83 mg)
重ꎮ 另外从图 4还可看出ꎬ 各生活型植物种子都
有大有小ꎬ 只是极小的种子 (10-6级) 只出现于
灌木和草本植物ꎬ 而极大的种子 (100级) 仅出
现于乔木植物中ꎮ
另外ꎬ 最大种子比重也有随木质化程度增大
而增加的趋势ꎮ 直立草本、 匍匐草本和寄生草本
植物的最大种子比重都出现于 10-4级ꎻ 而木质藤
本出现于 10-3级ꎻ 乔木、 灌木和攀援草本植物则
图 4  各生活型种子重量分布情况
Fig􀆰 4  Distribution of seed mass in different life forms
出现于 10-2级ꎮ
此外ꎬ 种子的生活型多样性总体上随海拔的
升高呈显著降低 (图 5)ꎮ 2 500 m 以下 5 个区间
内种子生活型为 6~7种ꎻ 而在 2 500~4 500 m的
4个区间内ꎬ 只有 2~3种ꎮ 直立草本植物种子在
各区间均有分布ꎬ 且比重最大ꎬ 占各区间总量的
46%以上ꎬ 由此可见直立草本植物是抗逆性最
强ꎬ 分布最广的种类ꎮ
图 5  各生活型在海拔上的分布情况
Fig􀆰 5  Distribution of seed mass of different life
forms at different elevation levels
2􀆰 3􀆰 2  不同生活型种子重量与海拔的相关性  7
种生活型中ꎬ 只有灌木和匍匐草本的种子重量与海
拔呈负相关ꎬ 乔木、 木质藤本、 攀援草本、 直立草
本和寄生草本种子重量则与海拔不相关 (表 3)ꎮ
2􀆰 4  物种水平上种子重量与海拔的关系
2􀆰 4􀆰 1  同种种子重量的分布和变化  在具有两
个以上居群的 747个种中ꎬ 每种植物的种子大小
级别变化都只为 1至 2级ꎬ 大多数物种 (70􀆰 15%)
仅具 1个级别的种子ꎮ 由此可看出ꎬ 每种植物都
具有特征性的种子大小ꎮ
211                                  植 物 分 类 与 资 源 学 报                            第 36卷
表 3  不同生活型植物种子重量与海拔的相关性
Table 3  The correlation between elevation and seed
mass for each of seven life forms
生活型 n   r P
乔木 92   0􀆰 043 0􀆰 681
木质藤本 30   0􀆰 180 0􀆰 333
灌木 203   -0􀆰 184∗∗ 0􀆰 008
攀援草本 32   -0􀆰 325  0􀆰 061
直立草本 462   -0􀆰 082  0􀆰 076
匍匐草本 33   -0􀆰 362∗ 0􀆰 030
寄生草本 1   —  —
在具 3个以上居群的 653种植物中ꎬ 64􀆰 47%
的种的种子大小离散系数 CV值在 30%以下ꎬ 其
中 42􀆰 52%的种 CV值为 10%~20%ꎮ 另有 35􀆰 38%
的种离散系数较大ꎬ 其中有 2􀆰 76%的种离散程
度竟在 100%以上ꎬ 这部分种中草本植物占
68􀆰 18%ꎬ 灌木占 27􀆰 27%ꎬ 木质藤本占 4􀆰 55%ꎮ
同种种子沿海拔分布的跨度为 1 ~ 5 个区间ꎬ
其中大部分物种 (95􀆰 85%) 的海拔跨度为 2 ~ 4
个区间ꎻ 占 3个区间的种子比重最大ꎬ 为 39􀆰 09%ꎻ
只有少数种的分布区间为 5个或 1个ꎬ 比重分别
为 2􀆰 81%和 1􀆰 34%ꎮ
2􀆰 4􀆰 2  同种种子重量与海拔的相关性  居群数
为 6~14个的 61 种植物中ꎬ 只有 3 个种的种子
重量与海拔呈极显著负相关 (-0􀆰 8<r<-1ꎬ 0􀆰 002
≤P≤0􀆰 005)ꎬ 1个种呈显著负相关 (r = -0􀆰 829ꎬ
P=0􀆰 042)ꎬ 1 个种呈显著正相关 ( r = 0􀆰 829ꎬ P
= 0􀆰 042)ꎬ 其余的与海拔都不相关ꎮ
3  讨论
3􀆰 1  种子重量与海拔的关系
种子重量 (大小) 与海拔的相关性是生态
学中的重要问题之一ꎬ 但目前仍存在争议ꎬ 主要
有 3种观点: 正相关、 负相关和不相关ꎮ 本研究
对中国 123 科 853 种 2 879 份野生植物种子重量
与海拔的关系进行了深入研究ꎬ 结果发现: 种子
重量虽然总体上与海拔呈微弱的负相关 ( r = -
0􀆰 083)ꎬ 种子重量随海拔的上升呈下降趋势ꎬ
但各级别、 各生活型、 各物种种子重量与海拔的
相关性却不一致ꎮ 在种子级别上ꎬ 只有 100级种
子重量与海拔呈极显著负相关ꎬ 其余级别种子的
重量与海拔则不相关ꎻ 在 11 个海拔区间内ꎬ 只
有 4 000 ~ 4 500 m 区间ꎬ 即高山流石滩区域内ꎬ
种子重量与海拔出现正相关ꎬ 其余区间则不相
关ꎻ 7种生活型中ꎬ 只有灌木和匍匐草本的种子
重量与海拔呈负相关ꎬ 乔木、 木质藤本、 攀援草
本、 直立草本和寄生草本种子重量与海拔则不相
关ꎻ 从物种水平看ꎬ 大部分物种的种子重量与海
拔不相关ꎬ 只有 6􀆰 56%的种的种子重量与海拔
呈负相关ꎬ 1􀆰 64%呈正相关ꎮ 由此可见不同区
域ꎬ 不同生活型和不同物种的种子重量与海拔的
相关性皆不一致ꎬ 这也就是为什么 Baker (1972)、
Sawada (1994) 和 Holm (1994) 等研究者得出
不同结论的缘故ꎮ 因此关于种子重量 (大小)
与海拔的相关性ꎬ 在实际工作中不能一概而论ꎬ
必须具体情况具体分析ꎮ
3􀆰 2  种子重量的决定因素
有学者认为种子重量 (大小) 受资源的可
获得性影响ꎬ 反映了母株生活的环境 (Cavers和
Steelꎬ 1984ꎻ Sultanꎬ 1996ꎻ Vanꎬ 1998ꎻ Krannitz
等ꎬ 1999ꎻ Wulff 等ꎬ 1999)ꎮ 但本研究却发现:
同一物种不同居群的种子大部分 (70􀆰 15%) 仅
具 1个级别的种子ꎬ 只有 29􀆰 85%的种具有 2 个
级别的种子ꎻ 另外ꎬ 大部分物种的种子重量与海
拔不相关ꎬ 只有 8􀆰 20%的种的种子重量与海拔
存在相关性ꎬ 这说明遗传是控制种子重量 (大
小) 的主要原因ꎬ 每种植物在进化过程中ꎬ 都
形成了特征性的种子重量 (大小)ꎬ 这与 Lu 等
(2012) 和 Yan等 (2011) 的研究结果: 种子大
小是由母株遗传的小 RNA分子控制的结论一致ꎮ
但同种不同居群种子的平均重量会在该物种平均
重量值附近波动ꎬ 64􀆰 47%的种的离散系数 CV
值在 30%以下ꎬ 另有 35􀆰 83%的种离散系数较
大ꎬ 其中有 2􀆰 76%的种离散程度竟在 100%以
上ꎬ 这说明环境对种子重量具有一定塑造作用ꎮ
由于没有一种种子是完美的ꎬ 大种子在隐蔽、 干
扰较强和资源贫乏的环境中ꎬ 往往比小种子具有
更高的小苗定植成功率 (Grossꎬ 1984ꎻ Wilcoxꎬ
1984ꎻ Leishman等ꎬ 1994aꎻ Erikssonꎬ 1999ꎻ Moles
和 Westobyꎬ 2004)ꎻ 但小种子却比大种子能散布
得更远 (Morse 和 Sehmittꎬ 1985)ꎬ 有利于种群
分布范围的扩大ꎬ 从而增加该物种的生存几率ꎮ
所以植物为适应环境的异质性ꎬ 采取了在一定范
围内形成一系列种子大小的策略ꎬ 从而既有利于
物种的生存ꎬ 又有利于种群分布范围的扩大ꎬ 这
3111期                          杜  燕等: 种子重量与海拔的相关性分析                                 
可由其在海拔上的分布情况所证实: 98􀆰 66%的种
其种子海拔跨度可达 1 000 ~ 2 500 mꎬ 只少数种
(1􀆰 34%) 的为 0~500 mꎮ
3􀆰 3  种子重量与育种学和保护生物学
此 2 879 份种子的重量分布曲线呈单峰型
(图 1)ꎬ 其中 10-4 ~ 10-2级的种子在总体上和各
海拔区间内比重均最大 (大于 75%)ꎻ 具有的物
种数最多ꎻ 且种子大小与海拔不相关ꎬ 即使在海
拔 4 500 m (高山流石滩) 以上ꎬ 面对严寒、 强
辐射、 强风、 激烈温度变化等严酷环境条件ꎬ 也
能成功存活ꎬ 说明这部分种子可能是中国植物种
子中数量与质量原则结合得最好的部分ꎮ 这是因
为一方面其含有的营养物质比小种子多ꎬ 故存活
时间相对较长、 小苗优势大ꎻ 另一方面其又比大
种子小ꎬ 故易与土壤颗粒结合形成地下种子库ꎬ
较少被捕食ꎬ 加上数量多ꎬ 易传播ꎬ 故具有较强
的竞争力和适应力ꎮ 该结果对农业上的良种选
育ꎬ 特别是抗逆性种子选育和广适应性种子选育
具有一定指导意义ꎮ
大种子 (100级) 的比重较小ꎬ 小于 1%ꎻ 且
易受海拔 (温度) 的影响ꎬ 在海拔 3 000 m 以上
就几乎不存在ꎬ 但具有大种子的这些物种往往都
是一些具有较好经济价值的林木ꎬ 它们数量的减
少ꎬ 甚至灭绝不仅关系到当地生态系统的稳定
性ꎬ 还必将影响到当地居民ꎬ 特别是原住民的生
活ꎮ 因此林业管理部门应加强高海拔地区大种子
植物的管理ꎬ 尤其在当今全球气候变暖的形势下ꎮ
此外ꎬ 据统计外来入侵种大多为直立草本
(环境总局和中国科学院ꎬ 2003ꎬ 2010ꎻ 李振宇和
解焱ꎬ 2002ꎻ 黄乔乔等ꎬ 2012ꎻ 林敏等ꎬ 2012)ꎮ
草本种子具有如下特点: 1) 最大种子比重为 10-4
级种子ꎬ 因此具有最大的环境适合度ꎻ 2) 在各海
拔区间内ꎬ 所占比重最大ꎻ 3) 与海拔不相关ꎬ 具
有较大的潜在分布区ꎬ 可从低海拔一直分布到 5
000 m以上的高海拔ꎮ 因此国家检验检疫机构在
入关物种的审批过程中ꎬ 需特别留意草本种子植
物的输入ꎻ 另外ꎬ 相关人员在进行植物的引种驯
化工作中ꎬ 需加强对草本种子植物的监管ꎮ
致谢  衷心感谢辛苦进行种子采集、 清理与计数工作的
相关人员ꎬ 感谢中国西南野生生物种质资源库为本文的
撰写提供相关种子重量数据ꎮ
〔参  考  文  献〕
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