古苏铁被发现可以预先适应在树丛中生长

2020-09-03 88裸子植物

远古苏铁血统在恐龙时代之前就已经存在了。最近,苏铁还与大型食草动物共存,比如冰河时期的巨型动物群,它们在几万年前才灭绝。今天生活的苏铁有大而重的种子,外表有一层肉质的外壳,这表明它们依靠体型庞大的以水果为食的动物来散播种子。然而,几乎没有证据表明,它们被今天体型较大的动物,如鸸鹋或大象吃掉并驱散。如果这些植物适应了一系列动物的传播,而这些动物已经从地球动物群中消失了数万年,那么它们怎么能在今天依然存在呢?古苏铁被发现可以预先适应在树丛中生长,一项新的研究表明,这些古老植物最有可能依赖的丛生扩散机制至今仍在为它们服务。

古苏铁被发现可以预先适应在树丛中生长

苏铁化石记录于2.8亿年前针叶林首次出现时。现今许多活苏铁的生态分布模式表明它们的种子传播有限且无效。例如,澳洲特有的苏铁(Macrozamia miquelii)是一种高度密集、数量密集的苏铁植物,主要分布在下层植物中。此外,大面积的似乎合适的栖息地往往使种群相互分离。这些模式表明,很少甚至没有种子散布在远离亲本植物很远的地方,这是种子传播优势的长期信条之一。

John-Hall和Gimme-Walter(澳大利亚昆士兰大学)对确定miquelii的种子传播和幼苗分布模式是否表明其不适应当前的散布者很感兴趣。他们对大型动物群扩散综合征的功能意义提出了新的见解,并在最近的《美国植物学杂志》上发表了他们的发现。

研究背景

霍尔说:“自然学家对动物通过选择在高密度的‘殖民地’——例如蚁巢或海鸟巢穴——生活在风景区的某些地方而获得生物优势的想法非常满意。”但是当涉及到植物时,有一种潜意识的假设,即种子传播的目的只是将种子尽可能地、尽可能均匀地传播到尽可能广泛的地区。”

霍尔和沃尔特决定调查苏铁是否可能是一种形成这种菌落的植物。”“霍尔澄清道,”霍尔澄清道,“我们研究的主要目的是问一个问题:当涉及到植物的空间生态时,把一些植物物种看作是在更广阔的景观中形成和维持‘殖民地’或‘小树林’是否有用?”

霍尔解释说:“澳大利亚苏铁类动物曾经与大型动物共存,这些动物可能会散播它们的大而重的种子,比如巨大的地栖鸟类,比现在更大的鸸鹋,以及犀牛大小的有袋四足动物双歧龙。”这些又大又重又有毒的种子,被一层肉质无毒的水果层包围着,似乎很适合偶尔被巨型动物吞食,然后它们会在一个新的地方同时通过这些种子:新树林的起源。”

研究内容

雌性苏铁产生一到两个球果,包含多个大的种子,每一个都覆盖着一个薄的外部肉质肉芽。十颗种子从一颗大的铁钉上被一颗大铁钉的种子从铁钉上移开了多远。

他们发现,在三个月内,几乎所有的种子都被吃掉了它们的肉骨节——主要是被刷毛的对生植物,它们把果肉刮掉并丢弃大的种子。在两个结果雌性的相机陷阱和以种子为诱饵的发夹证实了分散者的身份。然而,几乎所有(97%)作者找到的带标签的种子都被移到了不到一米的地方;只有少数被移到了母植物附近以外的地方,而且在所有的情况下,它们都被发现不到5米远。

此外,在苏铁亲本的1.5个半径范围内,苏铁的种子大部分在亲本附近死亡。

研究结果

这些模式表明,古苏铁被发现可以预先适应在树丛中生长,尽管苏铁的种子大,但它们今天的主要散布者是体型较小的动物;这些动物不会把种子传播得很远很远,也不会把它们带到潜在的新的可殖民栖息地。然而,这些植物似乎做得很好,在成虫附近发芽,形成单一优势林分。

“由于它们潜在的澳大利亚史前大型动物群散布者在大约45000年前灭绝了,为什么澳大利亚苏铁还没有开始进化出更小的种子,例如,在过渡时期,这些种子更容易被飞鸟或负鼠分散?”霍尔说:“我们认为,这个问题的答案是,苏铁实际上是处于不利地位的,它们分散成可能长途旅行的孤独个体,但这样做,就会与同类的其他物种隔离开来。”

此外,霍尔指出,苏铁植物生来都是雄性或雌性,完全依赖于寄主特有的昆虫传粉者——因此,一个单独的苏铁离开同类植物很远的地方,可能在繁殖方面处于不利地位,而不是有利条件。

因此,如果苏铁进化成由体型庞大的食果动物分散开来,这些动物很可能会在粪便中一次沉积许多苏铁种子,因此这些植物可能会适应在小树林中生长——尽管这些大型动物分散体已经消失,但这一点在今天对它们有利。

他总结说:“毫无疑问,苏铁祖先与食草恐龙同时代存在了数亿年,因此苏铁种子传播生态和“群体形成”行为可能非常古老,并与恐龙-植物相互作用的生态学相呼应,“但我们现在当然进入了投机的领域。”

霍尔对“群体”形成植物的空间生态学的兴趣不仅仅局限于苏铁;他目前正计划在其他植物和景观中探索这些想法,尤其是在森林下层。

引用

American Journal of Botany. "Ancient cycads found to be pre-adapted to grow in groves." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 August 2013. www.sciencedaily.com/releases/2013/08/130820185808.htm.

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