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1. 引入:植物会互相竞争,其中一个是杂草是尤为明显。园丁能祛除杂草,但自然里的植物就要靠自己击败竞争对手了。
问题是,是什么决定植物赢或输的呢?
2. 介绍植物如何竞争:植物之间的竞争是生物种类之间互相作用的最好证明。上百个例子显示植物通过共享资源(包括阳光、养分喝水)互相影响。
【举了一个西红柿的例子】
植物竞争的结果可能也由当地社区的构成以及早期植物留下的的残骸或化学物决定。
3. 过渡:尽管植物学家已经收集了一个目录的竞争例子,关于导致竞争能力差异的机制我们仍然知之甚少。我将在下文描述一系列揭示两个特殊植物种类间的竞争网格的实验。
4. Gap colonization 理论:是一个代替patchiness的理论,其认为竞争是一代影响另一代。传统上,这个理论已经被应用到森林动力学里。在森林中,幼苗的发芽和生长由落叶后的间隙决定。无论如何,这可能与草地植物的动力学有着同等的关联。几乎所有情况下,草木都可以击败幼苗。实际上,幼苗的产生和存活会完全被成年植物的出现抑制,甚至被前一代留下的残骸抑制。这种类型的抑制可以由几个因素产生:化学物,树荫或已成长植物带来的结构干扰。在一些情况下,这些因素可能把幼苗存活的区域限制在缺少已成长植株的区域。此外,patchy空间模式里的间隙促进有竞争力的内部植物的存活。Gap理论暗示一个区域的空间模式会影响竞争作用,因为先前几代影响着现在幼苗的存活。
5. 能够证明理论的例子:bluegrass和groundsel之间的竞争也由空间模式决定。这两个品种每年都生产两代——分别在春季和秋季。这种相当不寻常的生命循环给证明邻里竞争理论和gap理论提供了很大的方便。在每个秋季代,新产生的幼苗互相竞争——给邻里竞争提供机会;他们也和春季代留下的相互影响——导致了gap colonization。
6. 关于patchiness 的实验设计:为了探索patchiness在二者竞争中扮演的角色,我在春天搭建了人工地皮,要么随机要么patchy地分布bluegrass。在同样的地皮中,我也种了groundsel,但让它总是随机地分布,使其密度为bluegrass的四分之一。那种相对多度类似于自然界——自然界中grounded就显著少于bluegrass。我让幼苗生长并竞争,随后,在秋天我清点了groundsel植株的数量。空间分配在秋季代的groundsel植株中扮演了戏剧性的角色:秋季代里,bluegrass是patchy分配的情况中,groundsel的数量比bluegrass为随机分配的情况中多出将近四倍。那个实验代表了第一个评估竞争左右的植物空间模式的实验性操作,并且展示了空间模式会有很巨大的影响。
7. 结论—影响因素:
1)邻里竞争:这些结果没有从邻里竞争中产生。不论bluegrass的分配如何,春季代的groundsel都产出了一样数量的种子。那就是说,春季代之间的竞争并不产生秋季代有的差异。P和S在探索patchiness如何在velvetleaf和pigweed的竞争系统中影响生长率里也获得了类似的结果。
2)gaps:另一方面,gaps确实影响了groudsel的成长。在这些地皮中,存活下来的groundsel幼苗中的一大部分在bluegrass密度低的区域成长。所以patchy的地皮通过提供大量的间隙促进groundsel的数量增长。
3)这种groundsel存活在春秋季节中的差异暗示着,bluegrass上一代的残留的枯枝烂叶可能是一个影响因素。为了证实这个猜想,我重复了上述随机/patchy分配bluegrass的实验,但把一半地皮中枯萎的bluegrass移除,而在另一半地皮中保留。blablabla结果就是发现bulegrass上一代留下的litter促进groundsel的生长。这个实验清晰地指出代际间的竞争支配着groundesel-bluegrass系统,解释了空间模式的重要性。
4)一系列温室实验解释了bluegrass残骸的效应来自于地面上的枯叶。草根或化学物的存在可能有bluegrass过滤而得,但不影响groundsel幼苗的产生或存活。相反的事,残骸抑制了groundsel幼苗,因为新生长的幼苗被他们上面的残骸所困住。这些幼苗无法穿过残骸,残骸阻碍他们吸收阳光和成长,于是幼苗就枯萎了。这个bluegrass残骸和groundsel幼苗间结构性的抑制提供了重要的竞争作用。另外,残骸并不给相对瘦小的bluegrass幼苗带去麻烦。
8. 其他结论:这些科学研究说明bluegrass的空间模式对groundsel内部竞争的成功与否有很大的影响。这个结论也有几个其他的含义。首先,groundsel和bluegrass的相互作用包含一个时间差——前一代影响后一代。多种的简单数学模型说明带有时间滞后的生物系统比没有时间滞后的系统,有相对更复杂的动力变化。第二个含义有关连续性。随着连续进行,一个系统的残骸积累下来,使得竞争平衡从无法承受残骸的品种向能够承受的品种转变。这样的话,残骸可以使竞争结果发生质变。此外,模型证明了这一个结论——bluegrass在残骸累积时占据支配地位,groundsel在残骸分解迅速时站支配地位。
Spatial 空间的,存在于空间的 patchy 斑驳的,不完整的
Virtual 事实上的,虚拟的 inhibit 抑制,禁止
Interference 干涉,介入 persistence 坚持 plot 小块地皮
Density 密度 manipulate 操作 blade 叶片,剑
Intact 完整的,原封不动的 leach 过滤 succession 连续
精读完感觉皮都展开了。。。 |
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