JPE | 传播体形态与方位对二次种子风力传播影响的机理模型
2022/3/30 9:17:36 阅读:292 发布者:chichi77
种子二次风力传播(种子从母株降落地表后在风的作用下滚动的过程)是植物在开阔生境中重要的传播模式。准确预测种子二次传播距离对了解种群动态、植被自然恢复和物种多样性保护极其重要。
目前对二次种子风力传播的研究尚处于初步阶段(黄振英等2012)。种子二次风力传播受风信状况、下垫面特征及传播体属性共同决定。与初始风力传播(种子在空中飞行阶段)相比,二次风力传播过程极其复杂。截至2021年,文献中报道的种子二次风力传播机理模型仅有一例,由德国霍恩海姆大学Frank Schurr 教授等开发(Schurr et al. 2005)。然而,该机理模型无法准确预测复杂形态传播体在自然下垫面上的二次传播距离与传播体停止运动后的命运。因此,Zhu et al. (2022)以具有传播体异型性的我国荒漠区典型灌木霸王(Zygophyllum xanthoxylon)的形态不对称的传播体为研究对象,通过风洞实验,构建了传播体形态与方位影响二次种子风力传播过程的机理模型以描述二次种子风力传播如何受风信状况、地表特征及传播体形态与方位的影响。
位于中国林科院沙漠林业实验中心乌兰布和沙漠生态定位监测站的大尺寸可移动野外环境风洞(图源:秦宣平)
拓展后的模型模拟传播体降落至地表后的初始方位、传播距离及传播体在地表停止运动后的方位分布。为了参数化模型,他们测量了对应不同传播体方位的传播体垂直高度和传播体启动风速(使静止传播体开始运动的阈值风速),确定了对应不同传播体方位的、依赖于传播体属性与环境特征的模型参数。为了验证模型,他们开展了风洞实验,将霸王传播体释放到表面覆沙的沥青毡上,记录各个传播体降落至地表后的初始方位、传播距离及传播体在地表停止运动后的方位分布。拓展的模型可精确预测二次种子风力传播距离,可解释高达99%的传播体停止运动后的方位分布变异。模型预测二次传播距离随风速增加而增加,随下垫面粗糙度增加而降低。模型预测种子传播距离与种子萌发间存在权衡关系。该研究对联系种子传播与传播后的各种过程如种子停留、种子捕食与种子萌发具有重要意义。
传播体形态与方向对二次种子传播过程的影响。改编自Zhu et al. (2002)。
原文链接:https://doi.org/10.1093/jpe/rtac023
参考文献:
黄振英,曹敏,刘志民,王雷.种子生态学:种子在群落中的作用[J].植物生态学报,2012,36(08):705-707.
Schurr FM, Bond WJ, Midgley GF, Higgins SI (2005) A mechanistic model for secondary seed dispersal by wind and its experimental validation. J Ecol 93:1017–1028.
Zhu J, Buchmann CM, Schurr FM (2022) Effects of seed morphology and orientation on secondary seed dispersal by wind. J Plant Ecol, doi:10.1093/jpe/rtac023.
如有侵权,请联系本站删除!