潘揚, 徐丹, 魯長虎*, 熊天石 羅芳 傅文源

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食果鳥類對紅楠種子的傳播作用

潘揚1,?, 徐丹1,?, 魯長虎1,*, 熊天石1, 羅芳1, 傅文源2

1. 南京林業(yè)大學, 南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心, 南京 210037 2. 梅花山國家級自然保護區(qū)管理局, 龍巖364207

肉質(zhì)果植物通常依賴食果鳥類等取食果實后經(jīng)消化道過程傳播種子, 以完成種群的更新。紅楠()是亞熱帶森林的代表性種類, 其果實具有依賴鳥類等動物取食后傳播的特點。2012年、2013年在梅花山國家級自然保護區(qū), 研究了鳥類對紅楠果實的取食及種子的傳播作用。結(jié)果如下: 取食紅楠種實的鳥類共計18種, 其中整吞果實的鳥類12種, 啄取果肉的鳥類5種, 啄食種子的鳥類1種。整吞果實鳥類中4種鵯科和2種鴉科鳥類訪問頻次和取食量較大, 是主要的種子傳播者。鳥類主要以嘔吐方式傳播種子。取食后初停棲點與母樹距離及地面種子散布地點的分析結(jié)果表明, 鳥類可以遠距離擴散種子。地面種實可被嚙齒動物或蟻類再次捕食或搬運。研究表明, 紅楠可以借助鳥類實現(xiàn)種子傳播和種群更新。

食果鳥類; 紅楠; 種子傳播; 梅花山國家級自然保護區(qū)

1 前言

肉質(zhì)果(核果、漿果等)植物在果實成熟后, 會吸引食果實鳥類等動物在樹冠上取食, 隨后果實經(jīng)過鳥類消化道后果肉被消化, 而種子被嘔出或隨糞便排出, 植物以此達到種子擴散的目的[1]。盡管成熟后的肉質(zhì)果也會自然落在母樹附近地表, 而且掉落地面的果實外包裹的果肉可能被真菌、昆蟲等捕食, 隨后種子也可能萌發(fā), 然而動物消化道過程可能對種子萌發(fā)更為有利[2], 同時食果動物對種子的較長距離搬運、擴散能使植物占據(jù)新的生境, 增加種群的更新機會, 在進化上是有益的[3]。

樟科(Lauraceae)植物果實多為漿果、核果等典型的肉質(zhì)果, 成熟后會吸引鳥類等動物取食, 是依賴動物進行種子傳播、擴散的類型[4]。國內(nèi)外對不同樟科樹種的種子擴散有過相關(guān)報道, 如山胡椒屬植物[5]、奧寇梯木屬植物[6]、楠屬的湘楠()[7]等, 這些樹種均在果實成熟后依賴鳥類取食而進行擴散。

紅楠()隸屬樟科、潤楠屬, 是亞熱帶森林中主要的建群樹種和伴生樹種, 而且具有重要的經(jīng)濟價值[8]。紅楠果實為球形漿果, 成熟期為9—12月, 直徑8.46—10.04mm, 果實千粒重為361—400g, 具有較大的重量, 因此紅楠果實不會借助風力離開母樹到達更遠的地方; 同時果實初期為綠色, 成熟轉(zhuǎn)變至黑紫色, 這符合吸引食果鳥類等動物取食后傳播的特征。雖然紅楠種群的分布、更新格局[9–10]已有報道, 但其依賴鳥類傳播的過程并不清楚。因此, 本研究主要以福建梅花山國家級自然保護區(qū)的紅楠種群為研究對象, 試圖了解食果鳥類對紅楠種子的取食和擴散過程。

2 研究地與研究方法

2.1 研究地自然概況

梅花山國家級自然保護區(qū)(25°15′—25°35′N, 116°45′—116°57′E)地處福建西南部, 保護區(qū)東西長為20 km, 南北寬為19 km, 總面積22168.5 hm2, 主要保護典型的亞熱帶山地自然生態(tài)系統(tǒng)及其珍稀瀕危動植物。保護區(qū)隸屬全球具有重要意義的生物多樣性和生態(tài)過程的陸地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)區(qū), 也是中國陸地優(yōu)先保護生態(tài)系統(tǒng)重點區(qū)域[11]。樟科植物是亞熱帶森林的代表性植被, 潤楠屬是該科的一個主要組成成分, 保護區(qū)共分布8種[12], 其中紅楠的主要分布在海拔500—1200 m范圍內(nèi)[13], 在溝谷林中常成為優(yōu)勢種或亞優(yōu)勢種。保護區(qū)地處中亞熱帶的南緣, 為中亞熱帶與南亞熱帶的過渡地帶, 年氣溫為13—18℃, 日均溫≥10 ℃的年活動積溫4500— 5100 ℃, 年降水量1700—2200 mm, 相對濕度70%—96%, 霜期15—25 d。

研究樣地設(shè)在保護區(qū)內(nèi)上杭縣古田鎮(zhèn)步云鄉(xiāng)崇頭自然村的紅豆杉園, 海拔900—1200m。該地點也是當?shù)刂膰疑止珗@、生態(tài)旅游區(qū)。植被類型為常綠闊葉林和竹林, 主要優(yōu)勢喬木除紅楠外, 還有南方紅豆杉(var.)、福建柏()、深山含笑()和毛竹()等; 優(yōu)勢草本有鐮狀樓梯草()、絡(luò)石()、常春藤()和淡竹葉()等[14]。生態(tài)園總面積15 hm2, 由兩類生境斑塊組成, 闊葉林斑塊和竹林斑塊, 闊葉林斑塊被竹林所環(huán)繞, 紅楠在這兩個類型的斑塊中均有分布。

2.2 鳥類對紅楠種實的取食

野外工作分別于2012年、2013年的10月—12月進行, 以紅楠漿果果皮開始變黑、逐漸進入果熟期時, 開始觀察鳥類對紅楠果實、種子的取食, 直至樹上的黑色果實完全消失為止。選取結(jié)實量較大、有利于選擇觀察位置的4棵母樹作為目標樹。觀察點位于南面上坡位處的竹闊邊緣林窗空地, 該處視野較好, 能同時觀察下坡位4棵目標母樹的鳥類訪問情況, 且不影響鳥類取食。觀測時間為每天早上6:30—9:00、下午15:30—17:00。采用Safari10×26倍變焦雙筒望遠鏡, 輔以單筒望遠鏡, 觀察并記錄食果鳥類的取食信息。在觀察記錄時, 當 1種食果鳥飛至1棵紅楠樹冠并至少取食1顆果實時, 即記錄該種鳥取食 1次。若一群鳥同時取食時, 則選擇觀察視野最好的1只鳥進行觀察。此外, 每隔5 d進行一次樹下的全天候觀測(6:30—17:00), 記錄所有動物的訪問情況。觀察期間同時對紅楠林木下地面動物的活動進行記錄, 了解地面取食紅楠果實的鳥類等情況。

詳細記錄的鳥類取食信息包括: 種類、取食頻次(觀察期間所記錄每種鳥類的取食總次數(shù); 鳥類飛至母樹取食種實并離開記為1次取食頻次)、每次取食時間及取食量(顆)、取食方式(整吞果實、啄食果肉或取食種子)、取食部位、取食基質(zhì)等。當1種鳥類取食完離開母樹時, 并及時記錄鳥類初停棲點與紅楠母樹的距離、棲停生境等。

3 結(jié)果與分析

3.1 取食種實的鳥類種類

2012年和2013年在野外共觀察85天(其中16個全天), 記錄到取食紅楠種實的鳥類總共有18種, 隸屬于2目8科。從取食基質(zhì)上看, 雞形目雉科的2種鳥類僅在地面覓食果實和種子; 虎斑地鶇()、小黑領(lǐng)噪鹛()、黑領(lǐng)噪鹛()等3種體型較大的鳥類除在樹上取食外, 也可見在地面上取食; 其余鳥類均在樹上取食。

根據(jù)鳥類取食果實的方式, 可以分為3類:

(1)整吞果實: 停留在樹冠上或者在地面直接吞食果實, 共12種, 包括雉科2種; 鵯科5種, 分別是領(lǐng)雀嘴鵯()、紅耳鵯()、栗背短腳鵯()、綠翅短腳鵯()和黑鵯(); 鴉科2種, 紅嘴藍鵲()和灰樹鵲(); 畫眉科2種, 小黑領(lǐng)噪鹛()和黑領(lǐng)噪鹛(); 鶇科1種, 即虎斑地鶇()。

(2)啄食果肉: 啄破果皮僅取食果肉和汁液, 共5種, 包括山雀科2種, 黃腹山雀()和大山雀(); 山椒鳥科2種, 赤紅山椒鳥()和灰喉山椒鳥(); 畫眉科1種, 即灰眶雀鹛()。

(3)取食種子: 啄開果肉, 將1個或多個種子啄進嘴里并吞下, 僅1種鳥類, 即普通鳾()。

3.2 鳥類取食頻次及取食量

野外觀察表明, 整吞果實的鳥類除了雉科2種鳥類消化果肉和種子外, 其余10種只消化果肉, 嘔出或隨糞便排出種子, 對紅楠具有潛在傳播作用。

對2年內(nèi)訪問母樹最多、取食量最大的6種整吞鳥類的取食頻次和取食量進行統(tǒng)計(表2): 2012年,黑鵯、領(lǐng)雀嘴鵯、紅嘴藍鵲是紅楠的主要取食者, 取食強度由高到低依次為黑鵯、紅嘴藍鵲和領(lǐng)雀嘴鵯; 2013年, 黑鵯、紅嘴藍鵲和領(lǐng)雀嘴鵯的取食頻次較高; 同時黑鵯在這2年內(nèi)取食頻次均最高, 占到每年總?cè)∈愁l次的絕大多數(shù), 成為紅楠最主要的取食者。

表1 取食紅楠種實的鳥類種類

表2 主要取食鳥類的取食頻次、平均取食時間和取食量

這6種具有潛在傳播作用的鳥類分屬于鵯科和鴉科(表2), 研究地的鵯科鳥類, 尤其是黑鵯, 整個白天基本不分時段都在母樹林內(nèi)活動并取食紅楠果實, 而鴉科鳥類集中在早上和傍晚取食紅楠, 取食高峰一般集中于7:00至8:30, 但取食高峰的出現(xiàn)時間視天氣情況而改變。

3.3 鳥類取食后初停距離

不同鳥類取食果實后飛離母樹的初停棲點與母樹的距離有較大差異(表3), 鵯科的4種鳥類取食后至首次停歇地的飛行距離明顯低于另外2種鴉科鳥類。鴉科鳥類體型較大、活動范圍廣, 能將種子帶離至母樹較遠的距離, 比如母樹林周圍的竹林; 而鵯科鳥類的活動范圍相對較小, 以主要取食者黑鵯為例, 其活動范圍大都集中在闊葉林和竹闊混交林, 未能將大部分種子散布至遠離母樹的區(qū)域。鳥類在紅楠樹冠中吞食果實后, 有時即在母樹樹冠上停棲, 有時飛至母樹周圍的楓香()、栲樹()等樹上, 或飛至附近人工竹林內(nèi)停歇。

表3 6種主要鳥類取食紅楠果實后離開母樹的初停距離

在這些鵯類和鴉科食果鳥類常棲息或活動的樹木下方地面上, 散落著較多表面潔凈、無果肉包裹的紅楠種子, 同時研究區(qū)鳥糞的收集觀察中未發(fā)現(xiàn)帶有紅楠種子的糞便, 因此可以推斷這些整吞的食果鳥類均以嘔出種子的方式傳播紅楠種子。

4 討論

4.1 紅楠果實特點及鳥類的傳播作用

植物為適應動物傳播而進化出了一系列適應特征, 比如果實和種子的顏色、大小、形狀、展現(xiàn)方式、化學成分、成熟時間等[15]。果實成熟后的顏色通常為紅色或黑色, 是引誘鳥類取食和傳播種子的最常見形式[16]。紅楠果實成熟時呈醒目的黑紫色, 而果梗呈紅色, 這形成的巨大顏色反差可能促使紅楠果實更易被鳥類發(fā)現(xiàn)。

被整吞下的果實經(jīng)過消化道過程后, 果肉基本被消化, 裸露種子或帶有部分果肉的種子通過嘔吐或隨糞便排出體外, 這種方式有利于部分種子到達適宜萌發(fā)的生境中, 實現(xiàn)對果實植物的有效傳播[17]。訪問紅楠母樹的16種鳥類中, 整吞果實的有10種, 從取食頻次分析, 其中鵯科的黑鵯、領(lǐng)雀嘴鵯和鴉科的紅嘴藍雀是紅楠最主要的取食者和傳播者(表2), 這些整吞的食果鳥類均以嘔出種子的方式傳播紅楠種子。而非整吞果實的鳥類在銜取果實過程中丟落的果實、銜取后未吃完而剩余的果實, 以及被銜取的果實在果肉被啄食后僅剩下的種子, 這些種實也可能被傳播至不同的生境中去[18]。

鳥類對種子的搬運距離往往影響傳播價值, 然而在野外很難直接觀察到鳥類到底將紅楠種子傳播至多遠。本研究中, 盡管食果鳥類的初停距離都離母樹不太遠(表3), 但在距紅楠種源地遠達百米之外的農(nóng)田埂邊, 多次發(fā)現(xiàn)鳥類嘔吐出的裸露紅楠種子, 說明鳥類整吞果實后能遠距離搬運紅楠種子, 這對紅楠天然更新和種群擴展具有意義。

4.2 地面果實和種子的命運

地面果實和種子既可來源于種子雨, 也可來源于動物的傳播, 如果實可以通過取食震落、種子經(jīng)過動物消化道排出或被嘔出至地面[19]。地面動物除鳥類外, 嚙齒類和蟻類也會對果實和種子進行捕食或搬運。研究樣地?？砂l(fā)現(xiàn)小型嚙齒類取食地面紅楠果實遺留的痕跡, 這些嚙齒類多是直接以種子為食而非果肉, 對種子的消耗很大。同時2013年野外研究期間, 采用鼠籠法對捕獲的3種鼠類黃胸鼠()、褐家鼠()和針毛鼠()進行紅楠種實喂養(yǎng)驗證試驗, 可以確定嚙齒類是種子捕食者。然而鑒于嚙齒類通常有貯食行為, 是否對紅楠種子有貯藏和傳播作用需要進一步驗證。野外觀察同樣發(fā)現(xiàn)3種蟻類對落在地面紅楠果實的果肉有取食行為, 且有搬運行為, 這些蟻類是博白雙節(jié)行軍蟻()、異色小家蟻()和梅花山大頭蟻()。鑒于蟻類的搬運通常將種子運送至有利于種子萌發(fā)的小生境內(nèi)[1], 本研究地螞蟻的搬運是否有益于紅楠地面種子的擴散和萌發(fā), 還需進一步探究。

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Effect of frugivorous birds on the seed dispersal of

PAN Yang1,?, XU Dan1,?, LU Changhu1,*, XIONG Tianshi1, LUO Fang1, FU Wenyuan2

1. Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in Southern China, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China 2. Administration Bureau of the Meihuashan National Nature Reserve, Longyan 364207, China

Fleshy-fruit plantsgenerally rely on frugivorous birds for dispersing their seeds to safe sites for establishment, and these birds often consume and transport seeds through their guts in this process.is a bird-dispersal dependent tree species, which mainly distributes in subtropical evergreen broad-leaved forest. Bird foraging and dispersing behavior of this plant have been researched in the autumn of 2012 and 2013, in Fujian Meihuashan National Nature Reserve. The results showed thatattracted 18 species of frugivorous birds to feed on fruit, including 12 species of birds swallowing the whole fruit, 5 species of birds only pecking the pulp, and just one species of birds eating the seed. There were four bird species from Pycnonotidae and two species from Corvidae which swallowed the whole fruit with the highest visiting frequency and largest foraging amount of fruit, which were considered the primary seed dispersers of. These birds dispersed seeds primarily by regurgitating them to the ground. Analysis based on the distance from bird first-flying stopping sites to mother trees after their foraging behavior and the deposited sites of cleaned seeds dispersed on the ground, indicated that these frugivorous birds could disperse seeds ofin long distance. In addition, fruits and seeds on the ground also could be predated or transported secondarily by rodents or ants. Our research highlighted the importance of frugivorous birds in seed dispersal and regeneration of.

;frugivorous birds; seed dispersal; Meihuashan National Nature Reserve

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.02.009

Q958.1

A

1008-8873(2017)02-063-05

2015-11-10;

2016-01-02

江蘇高校優(yōu)勢學科建設(shè)工程項目(PAPD); 江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程項目(CXZZ12_0548)資助

潘揚(1988—), 女, 安徽安慶人, 博士研究生, 主要從事動物生態(tài)、動植物關(guān)系等研究, E-mail: panyang29@126.com;?共同第一作者

魯長虎(1966—), 男, 教授, 研究方向為動植物相互關(guān)系和濕地動物多樣性保護等, E-mail: luchanghu@njfu.com.cn

潘揚, 徐丹, 魯長虎, 等. 食果鳥類對紅楠種子的傳播作用[J]. 生態(tài)科學, 2017, 36(2): 63-67.

PAN Yang, XU Dan, LU Changhu, et al. Effect of frugivorous birds on the seed dispersal of[J]. Ecological Science, 2017, 36(2): 63-67.