全球珍稀湿地植物Coleanthus subtilis形态多样性研究：揭示环境驱动因子与保护启示

《Wetlands》：Morphological Diversity of the Globally Rare Wetland Plant Coleanthus subtilis – are we Closer to Determine the drivers?

本期推荐一项针对全球珍稀湿地植物Coleanthus subtilis（苔草）的形态可塑性研究。为解决其形态变异驱动机制不明的问题，研究团队通过分析底泥pH、氮磷含量及生态指标，首次揭示pH、N、P和湿度是调控种内形态分化的关键因子。该成果为这一濒危物种的栖息地管理提供了科学依据，对湿地生物多样性保护具有重要意义。

　　

在湿地生态系统中，植物如何通过形态调整适应短暂且多变的生存环境，一直是生态学研究的焦点。全球珍稀一年生禾草Coleanthus subtilis（苔草）正是这类环境的典型代表——它栖息于周期性干涸的水库底部或河岸，在短暂生长季内形成密集斑块，但同一种群内个体形态差异显著。尽管该物种被列入《栖息地指令》和《伯尔尼公约》保护名录，其形态变异的驱动因子及优势栖息地特征仍不明确。更引人深思的是，在自然生境持续丧失的背景下，Coleanthus subtilis却展现出占领人工水体（如鱼塘）的强大潜力，甚至在某些植物群落中成为优势种。这一矛盾现象激发了波兰弗罗茨瓦夫大学研究团队的兴趣，促使他们深入探索环境参数如何塑造该物种的形态多样性。

为厘清这一问题，研究人员选择波兰博罗瓦鱼塘（Staw Borowski）的稳定种群为模型，通过横断面采样法对107个1 m²样方进行系统分析。关键技术包括：（1）形态测量（株高、花序长度、生物量等）与形态分类（按株高分为I、II、III类）；（2）植被调查与Braun-Blanquet盖度评估；（3）底泥化学分析（pH、N、P、K、Ca等宏量元素）；（4）Ellenberg生态指标计算（光照L、温度T、湿度M、氮含量N、土壤反应R）；（5）统计学分析（Spearman相关性检验、Kruskal-Wallis方差分析）。

形态多样性：三类典型形态的共存与过渡

研究发现，Coleanthus subtilis种群内存在连续形态变异，可归纳为三类：Ⅰ类（forma nana）植株矮小（株高<20 mm），茎秆纤细，部分个体甚至不开花；Ⅱ类（forma typica）形成紧凑簇状丛，叶片宽短，叶鞘膨大呈紫红色；Ⅲ类（forma laxa）植株高大（>50 mm），茎秆细长，叶片窄薄，花序分支稀疏。尽管同一斑块内可共存多类形态，但小尺度样方（10 cm×10 cm）通常以单一形态主导。统计显示，三类形态在株高、花序长度、生物量等参数上均存在显著差异（p<0.05）。

栖息地异质性：底泥化学与生态指标的微尺度分化

底泥分析揭示出显著的微环境差异：pH范围3.68–7.64，氮含量1148–15666 mg/kg，磷含量3.46–69.1 mg/kg。Ellenberg指标中，湿度（M）值最高（均值8.8/12），表明生境介于湿润至水生环境之间；光照（L）和温度（T）值中等，反映半荫至全光照条件。值得注意的是，Ⅲ类形态（高大个体）偏好低pH、高氮、高湿度的底泥，而Ⅰ、Ⅱ类形态在pH和磷含量较高的区域占优。相关性分析进一步证实，株高与底泥pH呈负相关（R=-0.59），生物量与土壤反应指数（R）负相关（R=-0.50）。

群落结构：物种盖度与形态变异的联动

植被调查共记录32种维管植物，其中Persicaria lapathifolia、P. hydropiper和Veronica peregrina与Coleanthus subtilis共存于所有样方。研究发现，当Coleanthus subtilis自身或伴生植物盖度较高时，Ⅲ类形态比例上升；反之，低盖度环境利于Ⅰ、Ⅱ类形态发展。这一趋势暗示光竞争和资源分配策略共同驱动形态分化，例如在Persicaria spp.快速遮荫处，Coleanthus subtilis通过茎秆伸长（forma laxa）争夺光照。

讨论与启示：微地形与保护实践的交织

研究指出，鱼塘底部的微地形（如野猪刨挖形成的洼地）通过影响水分滞留和种子沉降，间接调控局部生境条件。低洼处易积累水分和有机质，促进高大形态发育；而微高地干燥较早，利于矮生类型生存。这一发现强调，即使在同一水体中，微生境异质性仍是形态多样性的重要成因。

结论表明，Coleanthus subtilis的形态可塑性是pH、氮磷含量、湿度及生物互作等多因子协同作用的结果。研究首次在微观尺度上量化了环境参数与形态变异的关联，为人工湿地设计、濒危物种再引入及栖息地精细化管理提供了理论支撑。未来工作需聚焦微地形与微气候的交互效应，以更全面解析这一珍稀物种的适应策略。