研究与评论:生态学与环雷竞技苹果下载境科学杂志
菜单ISSN: 2347 - 7830
ISSN: 2347 - 7830
+ 44-7723-59-8358尼日利亚乔巴哈科特港大学动物与环境生物学系
收到日期:07/06/2019接受日期:20/06/2019发表日期:24/06/2019
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种子传播是影响物种分布和繁殖的重要因素。据推测，Nypa棕榈种子会比红树林种子更容易在水中漂浮，因为它的外层纤维涂层。以红树(Rhizophora racemosa)和椰子树(Nypa fruticans)各30粒种子为材料进行了试验。在实验室进行浮力实验。所有种子的重量都被记录下来。一个装满水的小盆放在一个空的大盆里。每个品种的种子依次放置在充满水介质的内容器中。收集溢出的水量并以毫升(ml)为单位进行测量。然后用种子的重量和溢出的水的重量来计算每个种子的可浮性。如果种子的重量大于溢出的水的质量，种子就会漂浮，如果种子的重量小于溢出的水的质量，种子就会下沉。 The result indicates that there was no significant difference in the amount of spill between tap and river water (F1,119=3.76, p>0.05). But there was a significant difference in the amount of spill between mangrove and Nypa palm seeds (F1,119=163.2, p<0.0001). Five Nypa palm seeds floated in tap water while one floated in river water, as for mangrove none of the seeds floated in both water types. Nypa palms seeds were heavier (0.13 ± 0.01 kg) than mangrove seeds (0.026 ± 0.001 kg). This implies that Nypa palm seed has higher buoyancy than mangrove seeds. Similarly, salinity influenced seed floatation, as the tap water (control) had higher floatation than river (saline) water.
红树林，漂浮，扩散，纽帕棕榈，盐度，殖民，灭绝
红树林是世界上最多产的植物之一，因为它们提供的生态系统服务。1］．它们是栖息地专家，主要生活在陆地和海洋的交界地带。它们靠近大海的位置使它们容易受到严重的压力和环境挑战，如高盐度[2]、油污[3.]、废物处置[4]、砍伐森林、潮汐冲刷、侵蚀、疏浚、入侵物种和城市化[5］．尼日尔三角洲的红树林在物种分布和丰度方面面临着与Nypa棕榈的严重竞争。大多数水生生物的种子都随着潮流从一个地区传播到另一个地区，传播距离达数千公里。新领地种子的传播和定殖决定了物种的种群动态。分散能力对于一个物种在破碎景观中的人口统计和进化持久性至关重要，因为它允许在碎片之间交换个体和基因，重新殖民空栖息地，甚至是局部适应[6］．种子传播距离因多种环境因素而异[7]，以及种群间和种群内存在遗传变异的植物性状[8］．影响种子传播能力的性状可以迅速进化，以应对选择压力的变化[9］．理论模型预测，在不断变化的景观中，扩散特征的进化可以挽救一个元种群免于灭绝[10]或者相反，加速它的崩溃[11］．在河流廊道中，水媒扩散(hydrochory)被认为是水生植物最重要的扩散机制[12］．大多数水生和河岸植物的种子和营养植物部分在保持存活的情况下显示出长时间漂浮的能力，因此可能有助于它们向下游扩散。
红树林和Nypa棕榈树生活在水生环境中，它们的幼苗的浮力是它们生存和扩散的关键因素。这两个物种的幼苗在选择压力下生存下来，并将它们的基因传递给下一代。这取决于种子在恶劣的水盐环境中保持较长时间漂浮的能力，并能更快地传播和殖民更多的地区。种子受到潮涨潮落的潮汐压力，被带到海洋深处，在那里它们溺水或沉积在干燥的陆地上，在那里它们干涸、收缩和死亡。由于在水生环境中引入污染物和其他有机废物，它们还面临着环境物理化学方面的差异。这会导致种子被污染。像红树蟹这样的生物因子也以幼苗为食以获取营养。红树林和Nypa棕榈在环境中始终处于竞争状态，特别是在尼日尔三角洲，后者占了上风[13］．这与适者生存有关。除了潮汐压力、影响生存的物理、化学和生物因素之外，还有导致环境退化的人为活动问题，例如石油泄漏、森林砍伐、废物处理、挖沙等。人类活动破坏了大量的红树林和nyypa幼苗。人类发现种子的效用越多，种子就越濒危。种子可作人类和家畜的食物、农业肥料、生物能源生产、观赏产品和药材[1］．
依靠水传播的种子在寻求传播的过程中面临着额外的挑战。诸如如何保持漂浮和防止宝贵的食物供应腐烂等问题需要解决。如果种子注定要漂洋过海，它还需要对盐水有弹性，并且不被帮助其传播的元素腐蚀。种子水分扩散的副作用之一发生在洪水发生之后。随着水位的下降，种子留在了森林的地面上，树苗成排地生长。有些幼苗，尤其是红红树，无法生长，因为当它们水平躺在森林地面上时，它们的根无法嵌入土壤中。
种子传播机制(水文)
水草是种子通过水的运动，可以是漂浮的，淹没在流动的水中，也可以是借助漂浮的容器。湿地物种可以通过几种不同的机制分散;然而，水的传播是湿地系统的主要媒介[14］．梅里特等人。[15]提供了种子的水扩散影响定殖动态的证据，对洪泛区社区的长期发展可能很重要。他们还得出结论，水文有助于不同地点之间的变异性，随着时间的推移提高物种丰富度，并在植物群落的元种群动态中发挥重要作用[16他们发现水甘草每年能增加40%-200%的殖民物种数量，并在演替三年后形成更多样化的植物群落。［17]发现，陷阱捕获的水分分散的种子中，94%掉落并分散在距离母体0.5米的地方，而[15]报告说，水生生物(和种子模拟物)散布在6公里至152公里的任何地方[18他在亚马逊河的泛滥平原地区进行了实验，得出的结论是，当水深最大时，种子传播速度最快。
浮选特性的影响
与研究充分的沉积物传播相比，种子传播的一个特征是浮力。种子可细分为两类，非浮力种子和浮力种子。种子是有机物，会吸收水分;因此，分散在水中的无浮力种子会吸收一定量的水，从而改变它们的密度。在浮力类中，吸光现象是相同的;有些是可湿的，在被水浸湿后会下沉，有些是不可湿的，会保持浮力。潜在的浮力持续时间相对于在水中的实际时间可能是成功扩散的关键，原因有几个。首先，种子会吸收太多的水，以至于它们会陷入水中而下沉，或者它们的发芽能力会被水的渗入破坏。19］．因此，种子的生存能力与在水中的时间直接相关，在运输和沉积后，时间会影响种子的活跃生长和建立的概率。其次，浮力种子和非浮力种子之间的运输和沉积模式将有很大不同。漂浮的特性通常是由于种子的比重较低。这是通过两个机制来实现的，即低组织密度和子叶之间的一些空气[20.］．然而，漂浮的另一种可能性是小种子利用表面张力保持浮力。潜在浮力持续时间与种皮的渗透性和厚度有关[21］．如果种子太重，无法漂浮在水中，在落水后很快就会下沉，也可以分散[22］．收集了55种淡水湿地物种的种子及其浮力与物种分布的关系。他们的研究结果表明，种子的浮力促进了水生种子的传播[23也解决了这一假设。在瑞典河流的研究中，测量了下游植物的分布和种子的漂浮能力。在他们的数据中，漂浮能力与沿河物种分布之间没有关系。这一结果可以解释为，漂浮能力只是种子传播的一个方面。
此外，为了确定盐度对红树林和纽约棕榈种子造成的压力及其对漂浮的影响，概述了以下目标:(1)确定红树林和纽约棕榈幼苗在河水中的浮力，(2)确定红树林和纽约棕榈幼苗在自来水中的浮力，(3)比较红树林和纽约棕榈在自来水(对照)和河水(盐水)中的关系。
研究区域描述
研究和样本采集在Okirika(4°43 " N 7°05 ' E;海拔6米)，是尼日利亚河流州的一个港口城镇(图1)，位于哈科特港南部的一个小岛上。它是该地区为数不多的可以通过公路到达的沿海定居点之一。该镇为微咸水环境，该地区正在进行大量的石油勘探活动。这个地区的植被包括树木、灌木、草本植物和草。这条河里有鱼、蟹、虾等生物。红树的三个主要品种包括红树(大片racemosa)，黑色(Avicennia germinans)和白色(Laguncularia racemosa红树林。它们出现在不同物种的分区中，这些物种可以忍受不同程度的盐度。在一个地区发生的物种取决于潮汐淹没的深度、持续时间和频率、土壤盐度等。
图1所示。研究区域的地图显示了尼日利亚河州奥克里卡的种子收集区域。
样品收集
在Okrika的红树林中，从母本植物上采摘或拔下80棵红树和Nypa棕榈幼苗(n=160)，并将其放入玻璃纸袋(图2 a-2d)．在红树林附近的河水被就地收集，用一个20升的容器。种子和装水的容器都被带到实验室。使用双传感器盐度计(OAKTON SALT 6 Acorn系列)在不同地点实地测试了河流的盐度和温度(表1)，而作为对照的自来水则在实验室测试盐分(0 ppt)。
图2。实验设置显示(a)用于漂浮实验的红树林种子，(b)用于漂浮实验的Nypa种子(c)电子称重天平，(d)浮力实验显示红树林种子和Nypa种子漂浮在水中。
| 网站 | 盐度(%)±SE | 温度(℃)±东南度 |
|---|---|---|
| T1 | 1.55±0.003 | 29.44±0.13 |
| T2 | 1.47±0.02 | 29.44±0.25 |
| T3 | 1.18±0.04 | 32.48±0.77 |
表1。研究地点三个横断面的平均盐度和温度读数。
种子和水矿化度对水驱(溢)量的影响
结果表明，在水介质中引入两种植物种子时，自来水和河水的溢出量无显著差异(F1, 119=3.76, p>0.05)。然而，在漂浮实验中，红树林和纽约棕榈种子的泄漏量存在显著差异(F1, 119=163.2, p<0.0001)。五颗Nypa棕榈种子漂浮在自来水中，一颗漂浮在河水中，至于红树林，两种水都没有种子漂浮(表2)．结果表明，棕榈种子(0.13±0.01 kg)重于红树种子(0.026±0.001 kg) (表1)导致更多河水溢出(图2)置于两种水介质中。这意味着纽帕棕榈种子比红树林种子具有更高的浮力(图3)．自来水对棕榈种子也具有较高的漂浮能力。红树林种子在河流和自来水介质中均无漂浮现象，说明其可浮性较差。
图3。红树林和nyypa棕榈种子在漂浮实验中流出的自来水和河水量。结果表明，奈帕棕榈对自来水的溢出量大于对河水的溢出量。±平均值的标准误差。
| 物种 | 不。的种子 | 平均粒重(kg) | 大规模水龙头泄漏(m3.） | 大规模河流溢出(m3.） | 没有漂浮在自来水里的种子 | 不。漂浮在河水中的种子 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Nypa棕榈 | 30. | 0.13±0.01 | 1.12 × 10-1 | 7.40 × 10-2 | 5 | 1 |
| 红树林 | 30. | 0.026±0.001 | 1.03 × 10-3 | 1.03 × 10-4 | 0 | 0 |
表2。棕榈平均重量(Nypa fruticans)及红树(大片racemosa)种子和漂浮实验中自来水和河水的排水量(n=60)。
种子重量与溢出水质量的相关性图(图4)显示出了密切的循环关系(图4一而且4 b)，以及红树林种子之间的更深层关系(图4 c而且4 d)．棕榈和红树种子在自来水中的漂浮能力均高于河水。同样，红蓝线越近，物种的浮动越好。因此，Nypa palm比红树林种子有更高的浮力。
图4。折线图显示了(a):自来水中Nypa棕榈籽的重量-水溢出关系;(b):河水中的Nypa棕榈种子;(c):自来水中的红树种子;(d):红树林种子在河水中的漂浮实验。“莽”指的是红树林。
海水盐度是水生植物的主要胁迫源[2]，因为它会影响活细胞的渗透压。红树林内部通过排泄盐晶体来避免这种压力，减少衰老叶片的凋落，并通过减缓根部对盐的吸收来控制盐的过量摄入。然而，尚不清楚同样的原理是否适用于其种子在水生介质中躲避盐度胁迫。本研究表明，盐度可能是红树林和纽约棕榈种子在(含盐)海水中浮力较差的因素之一，因为它们的浮力较自来水差。
但是，Nypa棕榈种子比红树林种子具有更高的漂浮能力，这意味着棕榈种子在涨潮或洪水期间比红树林种子具有更高的传播优势。更高的分散性意味着更多的棕榈树在空旷的土地上殖民。高度的扩散优势促成了尼日尔三角洲周围以前被红树林占领的大部分地区的成功入侵和殖民[13］．漂浮的能力使纽帕棕榈种子能够在几个湿地地区广泛分布。红树林因其较低的漂浮能力而处于劣势。这意味着，如果它们从树上脱落后没有粘在土壤上，它们可能会被冲到坚硬的陆地上。至于Nypa棕榈树，它们将有能力漂浮到一个有利的环境，在那里定居和发芽。
nyypa棕榈种子具有高漂浮能力的原因可以归结于它们圆形的种子在水上旋转的固有特性和像救生圈一样的外层[24］．种子的圆形性质使重量均匀分布在种子周围，这增加了它们的漂浮能力，尽管它们有重量。这些特性使它们很容易在湿地和海岸周围分散。红树林种子的悬浮能力较差，可能是由于它们的细长(鱼雷状)，重心沿种子长度分布不均匀。同样，由于它们的细长性质，它们的低重量并不有助于它们的漂浮能力。与棕榈树相比，红树林无法漂浮减少了它们在海岸周围扩散和分布的机会。这意味着，从树上脱落后没有嵌入土壤的红树林种子，要么被螃蟹吃掉，要么被潮流抛向海岸。
相比之下，Nypa棕榈种子因其高浮力而容易分散。由于红树的浮力较低，限制了它们的广泛传播和分布，因此必须将它们的种子保存在种子库中，以避免红树物种的灭绝。红树林为水生生物(如长春螺、牡蛎、双壳类等)提供了繁殖地。保护红树林是必要的，以阻止一个物种的种群减少，以加速更多的种子增殖，以抵消由于漂浮能力差而导致的种子损失的影响。进一步的研究将考虑在海洋和淡水系统中进行自然实验，以测试除盐度外阻碍红树林和Nypa棕榈种子漂浮能力的其他因素的影响。
红树林是一种具有重要经济价值的植物，在所有湿地和沿海地区都可以发现，部分原因是它们为水生生物提供了大量的服务。在这些地区，nyypa palm的发生频率较高。Nypa palm的高发生率可以归因于它们较高的漂浮能力。这种能力赋予物种在分布和扩散方面的优势。因此，Nypa种子比红树林种子有漂浮的能力;它们广泛分布在海岸和湿地周围，并在不同的地区定居。因此，这项研究非常重要，因为我们能够理解为什么棕榈树会迅速占领尼日尔三角洲的红树林。
