摘要：该研究在青藏高原东部的高寒沼泽/草甸选取了放牧干扰梯度，监测了种子雨动态、调查了土壤种子库和地上植物群落的物种组成，以及啮齿类动物的密度。结果表明，随着放牧干扰的增加，种子雨和种子库的物种多样性和种子密度均显著增加。放牧干扰的增加通过直接增加物种多样性和地上植物群落的丰度，间接增加了种子雨、种子库和地上植物群落之间的组成相似性。放牧干扰的增加也通过直接增加啮齿动物密度间接降低了种子雨、土壤种子库和地上植物群落的相似性。种子雨与地上植物群落的相似性大于土壤种子库和放牧干扰增加的地上植物群落。植物和啮齿类介导种子雨和土壤种子库在植物群落更新中的作用。种子雨在植物群落再生中的作用高于受干扰的高山沼泽中的种子库。该研究增加了我们对植物群落再生过程的理解，并为保护和恢复高山沼泽生态系统提供了有价值的信息。
关键词：种子库、植物群落更新
文 章信 息
译名：随着放牧干扰的增加，啮齿动物介导了种子雨、土壤种子库和植物群落之间的关系
发表时间：2024年5月16日
期刊影响因子：4.3（2023）
第一单位：兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室
通讯单位：兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室
文 章 亮 点
l随着放牧干扰的增加，种子雨的时间动态由单峰模式转变为双峰模式；
l放牧干扰增加通过直接增加啮齿动物密度间接降低了种子雨、土壤种子库和地上植物群落的相似性；
l植物（积极）和啮齿动物（消极）介导了种子雨和土壤种子库在植物群落再生中的作用。
文 章 简 介
1 研究意义
种子雨和种子库是植物群落更新的关键过程，是植物群落幼苗补充的关键。种子扩散的时间影响捕食、萌发和幼苗的建立，这通常决定了植物的表现和更新的成功。植物幼苗的补充可以在种子雨散布后立即发生，也可以通过形成土壤种子库而延迟。无论单个种子的命运如何，种子雨和种子库是新的拓殖者通过有性繁殖进入植物群落的来源。大量研究发现放牧可以增加植物群落的更新生态位。然而，放牧干扰如何影响种子扩散的时间动态仍然不清楚。
2 研究方法
3 研究结果
3.1 植物群落变化
种子雨、种子库和植物群落之间的物种组成存在明显差异（图1a、b）。此外，Sørensen相似系数表明，种子雨、种子库和植物群落之间的物种组成相似性都沿放牧干扰梯度显著增加，并且种子雨中拟合线的斜率通常大于放牧干扰增加的种子库（图6）。进一步研究发现，放牧干扰通过直接增加植物群落的物种多样性和丰度，而间接地增加了种子雨的物种多样性和种子密度，进而增加了种子库的物种多样性，最终增加了种子雨、种子库在地上植物群落更新中的作用。同时，放牧干扰通过直接增加啮齿类动物的种群密度，而间接地降低了种子雨和种子库的种子密度，且对种子库的负面效应大于对种子雨的负面效应（图7）。
4 讨论
4.1 种子传播的时间动力学模式
本研究观察到种子雨的强烈时间动态，随着放牧干扰的增加，种子雨从单峰模式转变为双峰模式。种子雨时间动态的变化可以用以下原因来解释。首先，由于植物群落的物种组成不同，种子雨的时期和种子扩散的高峰期可能不同，不同物种的种子释放时间既同步又异步。同时，本研究发现，杂草和禾本科植物的种子传播呈现出从单峰到双峰的趋势，而莎草则随着放牧干扰的增加而呈现出小幅波动。因此，不同放牧干扰水平下物种组成（功能群）的差异导致了种子传播的时间动态差异。其次，不同物种的物候差异也影响了种子传播的时间动态。在放牧干扰水平G3和G4中，3种物种（毛茛、银莲花和银莲花）大量存在。这些物种具有相对较早的繁殖物候期（在8月中旬至下旬分散），并产生大量种子，这可能是8月底放牧干扰水平G3和G4种子扩散高峰的原因。因此，除了物种组成的变化外，物种间物候的差异在很大程度上解释了4种放牧干扰水平下种子传播时间动态的变化。
当没有放牧干扰或干扰很小时，种子会集中释放（单峰），随着放牧干扰的增加，种子会采取渐进释放策略（双峰），即种子释放时间的不同步性增加。这种独特的时间模式在再生策略中起着重要作用，它可以被解释为一种传播种子发芽和幼苗补充/建立风险的机会主义策略。此外，这种逐渐释放的模式使留在母株上的种子有可能获得更多的资源和能量，这提高了它们未来的存活率和发芽率，并有助于维持种群。
增加的放牧干扰通过直接增加啮齿动物密度间接降低了种子雨和种子库在植物群落再生中的作用。也就是说，种子雨和种子库对植物群落再生的作用受到啮齿动物的抑制。啮齿动物可以咀嚼和运输种子，而啮齿动物的捕食是种子传播后的常见命运，导致大面积的种子损失。因此，啮齿动物通过食用种子减少了种子雨和土壤种子库的作用。
植物群落与种子雨之间的相似性远大于植物群落与放牧干扰增加的种子库之间的相似性。因此，随着放牧干扰的增加，种子雨在植物群落再生中的作用略高于种子库。阻碍植物群落和种子库之间直接关系的重要因素是种子捕食。当种子雨中的种子进入种子库时，它们可能会被捕食破坏，这会降低种子库的物种丰富度和种子密度。本研究结果表明，啮齿动物对种子库种子密度的负面影响大于对种子雨的负面影响，从而导致种子库与植物群落之间的相似性相对较低。除了吃种子外，啮齿动物还通过挖洞等活动将种子运送到土壤表面，这使它们暴露在阳光下，这可能会增加种子发芽的可能性，并最终减少种子库。一些研究还发现，由于放牧干扰引起的植物群落下光的可用性增加，一些物种的再生生态位增加这为种子发芽提供了合适的条件。因此，一些在生长季节早期成熟并散布的物种的种子可能会在散布后立即发芽并参与植物群落的再生。这些早期传播的种子可能不会进入种子库，从而减少了种子库对植物群落再生的贡献。
Reference:
Guo, Z. P., Zhao, Y. P., Zhang, P. H., Zhang, H., Baskin, C. C., Zhang, T. W., Chen, Y. Y., Hu, G. R., Yang, X. R., Mao, H., Zhang, Z. K.＆Ma, M. J. (2024). Rodents mediate the relationship between seed rain, seed bank, and plant community with increased grazing disturbance. Ecological Application, e2984.
https://doi.org/10.1002/eap.2984
本期分享来自2022级草学专业硕士研究生汪月凤
