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来自美国的研究人员为探究入侵蛞蝓是否影响蚁播植物种子扩散,开展相关研究,发现蛞蝓和蚂蚁与种子的互作高峰时间不同,这有助于了解植物物种对蛞蝓干扰的易感性。
动物介导的种子扩散(Animal-mediated seed dispersal)能让植物种子从母株转移到新的、可能更适宜的地点,这比其他扩散方式更具优势。动物介导的种子扩散依赖与提供扩散服务的伙伴的相互作用,尤其是那些能提供高质量服务的伙伴,比如将种子从竞争环境转移到适宜地点。然而,这些相互作用容易受到人为压力因素的影响,像入侵物种和气候变化,它们可能单独或协同作用,影响动物介导的种子扩散过程。
蚂蚁播撒种子(Myrmecochory)是动物介导的种子扩散的一种常见形式。在这种形式中,植物的传播体或种子带有富含脂质的附属物(油质体,elaiosomes),这些附属物对散播种子的蚂蚁很有吸引力。蚂蚁播撒种子在多个生态系统中都很重要,大约有 11000 种植物通过这种方式传播种子。在这种互利共生关系中,油质体为蚁群生长提供营养,而蚂蚁则把种子转移到有利的微生境,远离同类植物并避开食谷动物。
温带落叶林是蚂蚁播撒种子现象较为集中的区域。在北美东部,多达三分之一的林下植物种子带有油质体,蚂蚁在这些植物种子的扩散中起着关键作用。在这些森林里,Aphaenogaster 属的蚂蚁是 “关键” 的种子散播者,能传播高达 70% 的蚂蚁播撒种子植物的种子。不过,多种人为变化,如入侵蚂蚁、其他入侵生物、土地利用变化和气候变化等,都会影响北美森林的种子扩散,进而对林下植物群落产生连锁反应。
入侵动物会影响北美东部生态系统中 Aphaenogaster 属蚂蚁的种子扩散。例如,入侵的短角平结蚁(Brachyponera chinensis)是较差的种子散播者,会抑制种子扩散;入侵的红褐林蚁(Myrmica rubra)是高质量的种子散播者,但会改变种子扩散模式和植物群落组成。此外,入侵的蛞蝓(Arion sp.)会大量取食蚂蚁播撒种子植物的种子,吃掉油质体却不传播种子,导致蚂蚁不再对这些种子感兴趣,无法完成种子扩散。
蚂蚁播撒种子对物候变化很敏感,果实开裂和传播体释放的时间必须与蚂蚁的觅食时间相吻合。北美森林里的蚂蚁播撒种子植物每年春季到夏季产生一次传播体,不同物种产生和释放传播体的高峰时间不同,部分物种的时间不重叠,而有些物种与蚂蚁觅食时间的吻合度更好。气候变化导致蚂蚁觅食时间的改变,可能会影响哪些种子能够被传播。
研究人员在美国中大西洋东北部阿勒格尼高原生态区的一片湿润硬木森林中开展研究。在野外物候实验中,研究人员发现,与蚂蚁被排除在外的情况相比,当蚂蚁能够接触到种子存放点时,被传播的种子数量更多;植物物种对种子传播数量有显著影响;蛞蝓的接触对种子传播数量也有一定影响,但蚂蚁和蛞蝓之间对种子传播没有显著的相互作用。同时,蛞蝓接触时种子受损数量更多。
研究发现,蛞蝓和蚂蚁与传播体的相互作用在不同时间达到高峰,这与不同植物物种果实的开裂时间相吻合。蛞蝓对较早开裂的加拿大一枝黄花(S. canadensis)的传播体造成的损害最大,而 Aphaenogaster 属蚂蚁对较晚开裂的大花延龄草(T. grandiflorum)的传播体传播数量最多。这项研究揭示了蛞蝓和蚂蚁相互作用的时间差异,有助于了解特定植物物种在当前或气候变化导致的物候变化背景下,是否容易受到蛞蝓干扰的影响。