中科院新发现,中号种子最易传播,8000粒种子追踪揭秘

: 在风靡一时的动画片《冰川时代》中,那只呆萌松鼠(与老鼠同属啮齿动物)一直上天入地地追逐松果,请问最后能从它口中“逃脱”的松子(松树种子)是A:大号 B:中号 C:小号? : B

历时五年,经过对啮齿动物对西双版纳假海桐种子大小的选择的研究,并追踪了8460粒种子的命运,研究人员发现,人们普遍认为种子越大越容易传播的观点并不完全正确。结合前期阶段和后期阶段的实验结果,中等大小的种子具有最高的扩散适合度。

早在四川大学读博士时,曹林就开始了这项研究。这项研究成果最终发表在《ecology》(《生态学》)杂志上。

实验/坚持五年,“怕老鼠”的博士研究老鼠和种子 早在四川大学读博士的时候,曹林就开始研究啮齿动物在扩散种子过程中的互动关系。虽然他曾表示“当时是很怕老鼠的”,但随着时间的推移,他对实验的投入和专注让他逐渐克服了这种恐惧。

“其实后来接触多了,也没那么怕了。”曹林笑着说,实验从2007年一直持续到了2011年。在之前的学界中,普遍认为啮齿动物更喜欢搬运一些大种子,这也有利于大种子的进化。

之前的科学家在南美做过实验,使用的种子最大的有七八十克,通过对存活下来的种子判断大种子更易存活。国内的科学家也做过相关实验,他们认为老鼠对种子大小没有明显选择,大种子和小种子的存活率差不多。

“但过去的实验,只是追踪了部分过程。”曹林表示,以前实验的样本量不大、时间也没那么长。曹林解释说,这项研究不仅关注了啮齿动物对种子的搬运及分散贮藏阶段,还持续追踪到了挖掘及取食阶段。

选种/标注8000多粒种子,追踪种子下落 由于实验地点在西双版纳,研究人员选择了在热带地区比较有代表性的植物——假海桐,一种茶茱萸科植物。这种植物数量大,种子也相对大一些,成活率高。

选择种子过程中,重量从5克到14克不等,一共挑了8460颗,研究人员在把种子果肉去掉,用电钻在上面打一个0.4毫米的小孔,将标签放到种子上,然后放到树下,等着老鼠来取食。

“追踪种子的方法很多,有的用无线电追踪,有的在种子里面嵌入一个金属标签,也有荧光染料这些方式。”曹林说,他们所用方法是经济实用,追踪效率比较高的一种。

“诱饵”撒下,就要关注他们的命运。老鼠找到这些“宝藏”,小型啮齿动物,如白腹鼠、红刺鼠,一开始就把小种子吃掉,将大种子搬到自己基地备用,等到想要美餐时,又把这些大的囤货拿出来吃掉。储藏起来的一些中间大小的种子,则偷偷存活下来,有的埋藏在土壤表层的种子,开始生根发芽。

研究人员每年都要找来向导,在森林中找到这些种子,寻找上面标签,最终追踪到了300多株幼苗。最终发现,中等型号的种子最容易存活。而这些啮齿动物对种子大小的选择可能影响了假海桐种子大小的进化。

冷门/研究动物与植物协同进化,一直难有定论 这一发现发表在《生态学》杂志上的观点,反驳了传统的观点:较大的种子总是能获得更高的传播成功率。

5月23日,这一理论被自然科学相关微博发出后,评论数量仅仅保留在6条,曹林对于这一现象并不意外,因为论文的发表过程都是充满坎坷的,几经辗转之后才在《生态学》杂志上发表了出来。

“研究啮齿动物与植物之间协同进化在八九十年代很热,但后来很难证明他们之间这一关系,后来逐渐变成冷门了。”曹林说,在他们看来,这一现象还是比较有意思的。

他告诉记者,地球上的种子最开始可能很小,后来越来越大,这些种子为什么变大就蕴含了很多学问。“总的来说,环境因素应该是最重要的选择压力,在同样的环境中,大种子容易存活,更容易扩散。”他解释说,但对于研究动植物关系的人来说,啮齿动物对植物有很大的选择压力,但整个生态系统、动植物界一直在变化,处在进化的某一个阶段,动物对种子的选择不一样。

“而且不同动物选择不一样,”他解释说,“鸟类通过吞食种子来传播,对于它们而言,小种子更容易被扩散。”因此,不同的扩散媒介对种子影响不同。

意义/了解动植物关系,为退耕还林提供理论基础 种子是如何进化的?动物如何在取食过程中对种子造成影响?两者之间怎样协同进化的?曹林告诉记者,在他研究中,会研究到啮齿动物和植物之间的关系,这些研究看起来只是还原了自然界发生的一些有趣现象,但对于现实还是有很多借鉴意义的。

“动物对森林植物根茎具有很多影响,研究中得出的一些理论可以对森林保护提供一些参考。”曹林表示,一些动物对于植物根茎保护具有重要意义,在未来的保护过程中,可以特别保护这些动物。而在国家实施退耕护岸林的一些区域,哪些植物的种子更容易被动物所传播,更容易存活下来,研究理论都是可以提供智力支持的,在方法上提供一些好的建议和参考。