认为植物不能移动?你只说对了一半。植物穿过散播它们的种子水,风,重力,弹道学,或者动物。散布使植物的后代能够在竞争更少、资源更多的地区生存。如果没有传播,植物的后代就不太可能存活,这就使得植物繁殖和维持森林多样性变得至关重要。
除了在保持森林健康方面的作用外,种子传播对于森林恢复也是必要的。目前的全球森林恢复目标是雄心勃勃的。的波恩的挑战该协议由61个国家签署,旨在到2030年恢复130万平方英里(约占地球表面的2%)的森林。
一些重新造林将直接涉及植树,或积极的恢复。然而,考虑到全球恢复目标的范围,这种方法过于耗时和昂贵。相反,由自然生态过程推动森林再生的被动恢复将是大规模森林恢复的关键。因此,了解种子传播的工作原理和识别对这一机制的威胁是保护这一森林再生的关键生态系统过程所必需的。
什么是种子传播?
传播种子的方法
种子传播的多种形式是进化的奇迹。植物产生的种子特别适合于五种力量之一的传播:风、水、重力、弹道学或动物。
风
风传播的种子有特殊的适应性,如毛发、翅膀或膨胀的结构,帮助它们更容易被微风携带。例如,蒲公英有白色的刚毛,会产生阻力,使它们在上升气流中漂浮。
许多风传播的品种产生小而轻的种子。兰花,最大的植物家族之一,产生“尘埃种子”,这是开花植物中最小的种子。
一般来说,风传播的种子只能传播很短的距离。然而,罕见的极端天气事件可以将风传播的种子传播得更远。这些长距离的传播事件并不常见,但可能会产生重大的生态后果,比如允许一个物种在一个新的环境中殖民。
水
许多生活在水中或部分生活在水中的物种已经进化出了水中种子传播的能力。这些物种有适应水果和种子的能力,包括可以漂浮的水果和坚硬耐用的种子外壳,允许它们被河流或洋流携带。一个众所周知的例子是椰子树的果实,椰子树可以在海上漂浮110天,并且仍然在发芽。
水传播的种子可以有助于恢复河岸森林——河流和溪流附近的地区。然而,研究人员指出,保持水道之间的连通性是很重要的,以便继续分散。
矛盾的是,水甚至在一些沙漠植物的扩散中扮演着重要的角色。当一场罕见的大雨发生时,种子就会被水运送到那里,当条件好的时候,它们就有机会迅速发芽。
重力
重力扩散通常是多步骤扩散过程的第一步,而第二个扩散者是动物。在重力分散的物种中,随着果实成熟和种子成熟,果实变得更重。一旦完全成熟,果实和包裹着果实的种子就会落到地上。在那里,生活在地面上的动物可以吃掉成熟的水果,然后把种子通过它们的内脏传递出去。
通过重力传播的种子一般没有任何结构上的适应性。例如,果树,比如国内的苹果树,依靠重力传播种子。种子被包裹在果实中,果实随着种子成熟而生长,当它们准备传播时落在地上。
弹道
当种子像炮弹一样从母体植物中射出时,就发生了弹道种子扩散。植物进化出了一些机制使这成为可能。例如,宝石草种子荚在打开时向内卷曲,可以将种子投射到离母体超过16英尺的地方。以中国金缕梅为例,干燥的果实会产生压力,直到果实裂开并以27.5英里每小时的速度释放出包裹着的种子。
弹道扩散通常在“杂草”植物中发现——这种植物生长迅速,但寿命不长。在被其他物种击败之前,它们能够迅速地建立、生长和繁殖。
动物
动物种子传播可能是最复杂的传播策略,因为涉及到大量的动植物关系。动物可以向内或向外运输种子。虽然动物种子传播可以在世界各地的森林中找到,但它在热带森林中尤其重要,那里估计有70%的树种依靠动物传播。
在外部传播时,种子用刚毛、钩或胶状物质粘在动物身上。在外部散布的种子往往是优良的入侵物种,因为它们可以很容易地附着在人类身上,并在新的环境中建立起来。
动物也在体内传播种子——植物提供种子传播者果实,作为回报,种子要么被传播者吐出来,要么通过肠道排便。肠道使一些种子更容易发芽,因为种皮在某些地方被削弱了。水果的大小影响哪些动物能分散水果,越大的动物越能处理越大的水果。因此,当大象和灵长类动物被偷猎时,大果大籽物种的扩散就面临危险。
动物散布器的大小不一草原大象来金龟子和蚂蚁.每种动物种子散布者在生态系统中都扮演着独特的角色,它们消耗的种子数量和传播的距离都有所不同。例如,原产于拉丁美洲的蜘蛛猴的饮食主要是水果,所以它们可以长距离移动大量的大种子。小型水果食鸟可能只能吃小水果,但它们的活动对完整森林的依赖更少,这可能使它们更好地促进森林恢复。
水果和种子都进化出了有利于这种动植物互惠共生的适应能力。例如,水果通过颜色和气味吸引动物分散器,提供了一种营养刺激来分散封闭的种子。有些种子的种子皮需要受到一些损伤才能发芽,所以穿过动物的肠道实际上会让它们更容易存活。
为什么种子传播很重要?
种子传播是健康森林的必要组成部分。当植物没有扩散器而落在它们的亲本树下时,它们存活的可能性就小得多。研究人员认为,这种死亡率的增加是由物种特异性病原体引起的,当同一物种的种子靠近时,这种病原体最有效。未分散的种子还面临着来自亲本植物及其兄弟姐妹的更多竞争,包括阳光、水和空间等关键资源。
许多研究种子传播重要性的实验都集中在动物传播的物种上。没有它,动物分散的物种变得越来越少,一些树木更有可能灭绝。
种子传播的威胁及其后果
人类对环境的改变正在改变种子的传播过程,并可能危及这一重要的生态系统服务的未来。狩猎、伐木、栖息地丧失和气候变化都对种子传播,尤其是动物传播构成了重大威胁。
生态系统对种子传播的变化反应不同,但最令人不安的趋势之一是森林中植物多样性的丧失。种子传播的变化也可能影响依赖这些植物生存的物种的可用资源,从而导致整个生态系统的生态级联。
由于如此多的热带物种依靠动物来传播种子,人类对种子传播的负面影响在热带森林中可能最为突出。综合35项研究发现,狩猎和伐木缩短了种子传播的距离,也导致了小种子传播的转移。
在大多数情况下,要完全了解人类干扰对种子传播的长期影响还为时过早。但考虑到它对健康生态系统的重要性,我们可能不想等到它发生时才看到后果。