綿羊采食選擇與植物聯(lián)合防御的初步研究.pdf

1、天然草地生態(tài)系統(tǒng)中,動物是主要的消費者,與生產(chǎn)者植物共同構成了草地生態(tài)系統(tǒng)中的兩個層面,這兩個層面是產(chǎn)生草地生態(tài)系統(tǒng)動植物互作的主要區(qū)域。動植物互作的研究,對于發(fā)展動物采食理論,恢復或維持生物多樣性,維持草地放牧系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義。因此,植物--動物(如牛、羊等)的相互作用已成為生態(tài)學家研究的重要內(nèi)容。
　　 傳統(tǒng)的動植物關系研究僅停留在個體水平上,草食動物通過采食來滿足自身對營養(yǎng)物質的需求,植物為了生存和繁衍形成簡單的形

2、態(tài)學防御(如堅硬的角質層、針、刺等)和化學防御(如次生代謝物、毒素等)。然而,植物--草食動物互作關系的核心內(nèi)容是草食動物(herbivores)的選擇性采食(diet selection),是產(chǎn)生動植物相互作用的首要前提條件和基礎。研究中人們忽略了草食動物的采食選擇性(foraging selectivity)。當草食動物的采食選擇發(fā)生在種群或群落采食等級時,植物個體不僅可以通過自身的物理和化學防御方式避免被采食,其鄰居植物(neig

3、hbor plant)的特性也能影響植物個體受保護的程度,這一理論被稱為植物聯(lián)合防御。
　　 本研究目的在于通過研究不同時空尺度下草食動物對不同采食等級(個體等級和斑塊等級)選擇性的大小,觀察植物聯(lián)合防御是否受時間和空間尺度變化的影響,及對時空尺度變化的響應。試驗選擇高、中、低三種質量的牧草苜蓿(Medicago sativa)、蘆葦(Phragmites australis)、羊草(Leymus chinensis)作為試驗植

4、物,根據(jù)三種牧草不同的比例構建高、中、低三種質量的斑塊。試驗設置三個空間尺度(25m×25m、35m×35m、45m×45m),在每一個空間尺度試驗內(nèi),包含三種質量的斑塊各一個,斑塊內(nèi)牧草采用聚集擺放模式。放牧時間設置三個尺度,分別為30min、60min、90min。
　　 試驗結果表明:
　　 1)綿羊對植物個體和斑塊兩個采食等級均存在選擇性。時空尺度的變化顯著影響綿羊在斑塊內(nèi)和斑塊間的選擇性。隨時間和空間尺度的放大

5、,綿羊在斑塊內(nèi)選擇性顯著降低；斑塊間選擇性在小空間尺度內(nèi)隨時間尺度的增加呈現(xiàn)增大的趨勢,而在中、大空間尺度內(nèi)隨時間尺度的增加呈現(xiàn)降低趨勢?？傮w上在任意時空尺度下,綿羊在斑塊內(nèi)的選擇性都顯著高于斑塊間選擇性。
　　 2)植物聯(lián)合防御的結果顯著受時空尺度的影響。在大空間尺度下,目標植物蘆葦生低質量斑塊內(nèi)的采食量高于在高質量斑塊內(nèi)的采食量,目標植物在低質量斑塊內(nèi)受害,而在高質量斑塊內(nèi)得到保護。中空間尺度實驗結果不顯著,但趨勢相同。小空

6、間尺度下的結果與中、大空間尺度的趨勢相反,目標植物蘆葦在低質量斑塊內(nèi)的采食量低于在高質量斑塊內(nèi)的采食量但不顯著,目標植物在低質量斑塊內(nèi)得到保護,而在高質量斑塊內(nèi)受害。兩種結果說明植物聯(lián)合防御隨著空間尺度的變化有發(fā)生轉化的趨勢。
　　 3)總采食量顯著受空間尺度的影響。其中優(yōu)質牧草苜蓿的采食量占絕對優(yōu)勢,說明在時空尺度變化條件下,綿羊主要以選擇食物的質量為主,主要采食粗蛋白含量較高的食物。隨著空間尺度放大,綿羊通過降低游走時間以及

7、在斑塊間的轉移頻率來提高采食效率,從而降低采食成本。
　　 綜上,在本實驗條件下,綿羊對個體采食等級的選擇性高于對斑塊等級的選擇性；在中、大空間尺度下植物聯(lián)合防御表現(xiàn)為鄰居對比受害(neighbor contrast susceptibility)和鄰居對比防御(neighbor contrast defense),而在小空間尺度下微弱的體現(xiàn)了聯(lián)合受害(associational susceptibility)和聯(lián)合防御(ass