WikiDer > Синдром рассеивания семян

Seed dispersal syndrome

Распространение семян синдромы - это морфологические признаки семена коррелирует с определенными агентами для диспергирования семян.[1][2][3][4] Распространение - это событие, в результате которого люди перемещаются с места своего проживания. родители установить в новом районе.[5] Распределитель семян - это вектор, по которому семя перемещается от своего родителя к месту отдыха, где особь устанавливает, например животное. Подобно термину синдром, a диаспора является морфологической функциональной единицей семени для целей распространения.[6]

Признаки синдромов рассеивания семян обычно фрукты цвет, масса и стойкость.[4] Эти характеристики синдрома часто связаны с плодом, несущим семена. Фрукты - это упаковки для семян, состоящие из питательных тканей для кормления животных. Однако мякоть плодов обычно не используется в качестве синдрома рассеивания семян, поскольку мякоть питательный значение не способствует успешному рассеянию семян.[5] Животные взаимодействуют с этими фруктами, потому что они являются обычным источник еды для них. Однако не все синдромы распространения семян имеют плоды, потому что не все семена распространяются животными. Для распространения семян необходимы подходящие биологические и экологические условия синдромов распространения. [2] и успех вторжения [1] Такие как температура и влага.

Синдромы распространения семян параллельны синдромы опыления, которые определяются как цветочные характеристики, привлекающие организмы как опылители.[7] Их считают параллелями, потому что они оба являются взаимодействиями растений и животных, которые увеличивают репродуктивный успех растения. Однако синдромы рассеивания семян чаще встречаются у голосеменные, а синдромы опыления встречаются у покрытосеменные.[5]Семена рассыпаются, чтобы увеличить репродуктивную способность растения. Чем дальше семя находится от родителя, тем выше его шансы на выживание и прорастание. Следовательно, растение должно выбирать определенные черты, чтобы увеличить рассеяние на вектор (т. Е. птица) для повышения репродуктивной способности растения.

Эволюция

Семена приобрели черты, позволяющие вознаграждать животных за усиление их способности к рассеянию.[5] Различный собирательство поведение животных может привести к выбору особенностей расселения и пространственной изменчивости [3][8] Такие как увеличение размера семян за млекопитающее рассредоточение, которое может ограничить производство семян.[9] Производство семян ограничено некоторыми семенными синдромами из-за их стоимости для растения. Следовательно, синдромы рассеивания семян будут развиваться у растения, когда польза от свойства превышает затраты.[1] Сами распределители семян играют важную роль в развитии синдрома.[10] Например, птицы ставят крепкие давление отбора на семенах для окраски плодов из-за их улучшенного зрения. Иллюстрации такой эволюции цвета включают зеленый цвет, который создается из-за его фотосинтез способности дешевле [11] в то время как красный цвет появляется как побочный продукт для защиты от членистоногие.[9]

Для появления видимых различий в характеристиках между диспергаторами и недиспергаторами необходимо выполнить несколько условий: 1. Специализация должна повышать успех диспергирования, будь то морфологический, физиологический или поведенческий 2. Энергия, затрачиваемая на диспергирование, будет осуществляться за счет вложения энергии в другие характеристики 3. Диспергирование черты принесут пользу диспергаторам по сравнению с недиспергаторами. Фенотипический (видимые характеристики) различия в недиспергаторах и диспергаторах могут быть вызваны внешними факторами, родственными конкуренция, внутривидовая конкуренция и среда обитания качественный.[1]

История

В 1930 году Ридли написал важную книгу под названием «Распространение растений по всему миру», в которой подробно описаны все формы распространения; распространение ветром, водой, животными, птицами, рептилиями и рыбами, адгезия, и люди. Он подробно описывает морфологию и особенности каждого метода распространения, которые позже будут описаны как синдромы распространения семян. Это положило начало идее, что отбор по признаку семян связан с формой распространения семян. Затем, в 1969 году ван дер Пейл в своей книге «Принципы распространения в высших растениях» определил синдромы распространения семян, основанные на каждом механизме распространения семян. Он является вершиной синдромов распространения семян и цитируется многими учеными, изучающими синдромы распространения семян. Он описывает морфологию взаимодействия фруктов и цветы, и классифицирует распространение среди беспозвоночных, рыб, рептилий, птиц, млекопитающих, муравьев, ветра, воды и самого растения. Янсон в 1983 году продолжил исследование синдромов распространения семян и классифицировал синдромы распространения семян плодов по размеру, цвету и шелуха или нет шелухи у видов Перуанский тропический лес. Он подробно остановился на взаимодействии между растениями, которые приспособились к распространению семян птицами и млекопитающими. Уилсон, Ирвин и Уолш в 1989 году добавили больше факторов к изучению синдромов рассеивания семян и рассмотрели различные мясистые плоды и их взаимосвязь с влажностью и различными экологическими факторами. Они изучили распространение птиц и млекопитающих, а также то, как плоды различаются по синдромам распространения, таким как цвет и размер. Эти ученые начали теорию и идеи, лежащие в основе синдромов распространения семян, которые имеют решающее значение для эволюция из размножение в растениях.

Типы и функции

Синдромы распространения ранее классифицировались по размеру, цвету, весу, защите, типу мякоти, количеству семян, весу и времени начала созревания.[3][4][9][12] Синдромы часто связаны с типом рассеивания и морфология. Также химический состав может повлиять на выбор фруктов диспергатором.[4] Ниже приведены типы распространения семян и их синдромы.

Анемохория

Пример синдрома анемохории

Анемохория определяется как распространение семян ветром. Распространенные синдромы распространения анемохории - это структуры крыльев. [8] и семена коричневого или тусклого цвета без дальнейших наград.[12] Ван дер Пейл назвал семена для анемохорных листовок, валиков или метателей, чтобы представить синдромы рассеивания семян и их поведение. Листовки обычно делятся на пылевые диаспоры, воздушные шары, перья или крылатые. Пылевые диаспоры - это небольшие плоские структуры на семенах, которые, по-видимому, являются переходными в диаспоры крыльев, воздушные шары - это характеристики надутого семени, а перья - это характеристики семени волосков или удлинения.[13] Крылья эволюционировали, чтобы увеличить расстояние распространения, чтобы способствовать потоку генов.[8] Анемохория обычно встречается в открытых местообитаниях,[14] кроны деревьев,[10] и сухой сезон лиственный леса.[14] Ветровые диспергаторы созревают в сухой сезон для оптимального рассеивания на большие расстояния [2][12] для увеличения успешности прорастания.

Барохори

Барохори - это распространение семян сила тяжести только, в котором семена растения падают ниже родительского растения.[8] Эти семена обычно имеют тяжелые синдромы рассеивания семян.[13] Однако тяжелые семена могут быть не формой синдрома рассеяния семян, а случайной характеристикой семян, не имеющей цели распространения. Считалось[кем?] эта барохория не вызывает синдрома рассеивания семян, потому что не отбирает признаки для улучшения рассеивания. Сомнительно, является ли барохор вообще рассредоточением.

Гидрохория

Гидрохория рассеяние семян водой.[13] Семена могут разойтись под дождем, льдом или погрузиться в воду. Семена, рассеянные водой, должны обладать способностью плавать и противостоять повреждению водой. У них часто есть волосы, которые помогают увеличиваться и плавать. Дополнительные свойства, вызывающие плавание, - это воздушное пространство, легкие ткани и пробковые ткани. Гидрохорические синдромы чаще всего встречаются у водные растения.[13][15]

Зоохори

Зоохори это распространение семян животными, и его можно разделить на три класса.

  1. Эндозоохория - это распространение семян при поедании животными и испражнении семян. При мутуалистическом поведении животное вознаграждается питательными фруктами, при этом безвредно рассеивая семена или семена, тем самым повышая их приспособленность и шансы на выживание.
  2. Синзоохория - это рассеяние диаспор ротовые органы животных, и
  3. Эпизоохория - это случайное расселение животных.[13] К разным характеристикам зоохорических синдромов относятся цветные фрукты, ароматные фрукты и разные текстуры для разных животных.

Характеристики эндозоохорного синдрома будут развиваться на основе вкусовые качества плода организмом. Например, млекопитающих привлекают запах семян и птиц привлекает цвет. Эндозоохорные синдромы эволюционировали так, чтобы животные попадали в организм, а затем обходили их в новой среде, чтобы семена могли прорасти.[16] Синзоохория должна иметь твердую кожицу, чтобы защищать семена от повреждения ротового аппарата; например, острые клювы у таких животных, как птицы или черепахи. Эпизоохория обычно имеет заусенцы или колючки для переноса семян наружу животных. Эти синдромы тесно связаны с животными, у которых мех,[13] в то время как на семенах, рассредоточенных рептилиями из-за их гладкой кожи, не будет заусенцев. Считается, что не все животные, взаимодействующие с плодами растений, являются рассеивателями, потому что некоторые животные не увеличивают успешное распространение семян, а потребляют и уничтожают их. Следовательно, некоторые животные являются рассредоточенными, а некоторые - потребителями.

Млекопитающие

Млекопитающие - это, в частности, распространение семян млекопитающих. Синдромы распространения для млекопитающих включают крупные мясистые плоды, плоды зеленого или тусклого цвета, а также шелуху или шелуху.[3][4][9][11][13][17] Семена, как правило, лучше защищены от механического разрушения. Млекопитающие при поиске пищи полагаются на запах больше, чем на зрение, из-за чего семена, которые они разбрасывают, становятся более ароматными по сравнению с семенами, разбросанными птицами.[18] Семена, полученные от животных, созревают в сезон дождей, когда активность сбора пищи высока, что приводит к появлению мясистых диаспор.[2][10][12] Млекопитающие потребляют фрукты целиком или мелкими кусочками,[11] что объясняет синдромы более крупных семян. Синдромы млекопитающих могут повысить репродуктивный успех растения по сравнению, например, с синдромами распространения семян растения, связанного с барохорией. Примером синдромов распространения семян, связанных с млекопитающими, которые увеличивают репродуктивный успех, может быть потребление семян. грызуны повышающие всхожесть за счет захоронения семян.[19]

Орнитохория

Орнитохория - это распространение семян птицами. Общие характеристики синдрома включают мелкие мясистые плоды с яркими цветами и без шелухи.[3][9][11][13][14] Орнитохория распространена в зонах умеренного климата. [12] и океанические острова из-за отсутствия местных млекопитающих.[14] Птицы имеют повышенное цветовое зрение и глотают семена и плоды целиком,[11] объяснение мелких и цветных характеристик диспергированных синдромов. У птиц слабый Чувство обоняния, следовательно, орнитохорные синдромы будут больше специализироваться на цвете, чем на запахе,[13] по сравнению с млекопитающими. Орнитохория может увеличить репродуктивную способность растения, потому что птичий пищеварительный тракт увеличивает всхожесть семян [19] после того, как птица обошла его и разогнала.

Мирмекохория

Мирмекохория распространение семян муравьи. Мирмекохория считается мутуалистическим родством между муравьиной и растением.[2][8] Обычным признаком синдрома мирмекохории являются элизомы, которые часто трудно повредить.[8][13] Elaisomes - это структуры, которые привлекают муравьев, потому что они липид контент, обеспечивающий важные питательные вещества для муравья.[8] Без муравьев распространение семян становится барохорным, и успех распространения снижается.[2][8] Обсуждается, являются ли муравьи хорошими разгонщиками и будут ли растения выбирать для их распространения. Муравьи явно взаимодействуют с семенами, однако муравьи не могут перемещаться на большие расстояния. Следовательно, будет ли растение выбирать птицу вместо муравья, если птицы могут разносить семена гораздо дальше, чем муравьи, что увеличивает репродуктивную способность растения.

Проблемы с синдромами рассредоточения семян

Некоторые ученые скептически относятся к тому, действительно ли существуют синдромы рассредоточения семян, поскольку их параллельные синдромы опыления часто оспариваются. научная литература. Синдромы рассеивания семян, похоже, не вызывают особых разногласий среди ученых. Неясно, происходит ли это из-за отсутствия исследований или интереса к синдромам распространения семян, или же ученые согласны с идеей синдромов распространения семян. Также может быть, что синдромы рассеивания семян труднее тестировать, потому что, как только семена рассредоточиваются, их трудно собирать и изучать. Джордано (1995) утверждает, что эволюция характеристик плодов для успешного распространения семян зависит только от диаметра.[16] Это точка зрения одного ученого, но она не является общепринятой. консенсус среди ученых. Цвет и обоняние - другие распространенные синдромы рассеивания семян, проверенные и обсуждаемые в научной литературе. Одним из ограничений синдромов рассеивания семян является ограниченное определение характеристик синдрома, таких как запах или текстура.[11] Возможно, что для проверки этих характеристик недостаточно исследований или они не играют роли в синдромах рассеивания семян.

Различия в синдромах рассредоточения семян кажутся слабыми, но все же существуют. Необходимо учитывать возможность того, что эти синдромы развились не для того, чтобы способствовать распространению семян, а для возможности борьбы с другими селективное давление.[16] Например, синдромы могли развиться для борьбы с хищничество или опасности для окружающей среды. Хищничество могло произвести вторичный метаболит синдром. Вторичные метаболиты - это соединения, которые не используются для основной функции растения и обычно используются в качестве Защитные механизмы.[20]

Дальнейшие исследования

Синдромы распространения семян не были изучены в полной мере для каждого метода распространения семян. Следовательно, необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы заполнить пробелы в знаниях о синдромах рассеивания. Ниже приведены проблемные области или направления, в которых можно продолжить исследование синдромов распространения семян. Отсутствует понимание морфологии в связи с поведенческими особенностями диспергаторов.[1][12] Исследования в этой области помогут понять, почему растения выбирают определенные диспергаторы для улучшения репродуктивного успеха. Кроме того, понимание стратегии передвижения факторов, влияющих на выезд в поселение [1] важен для определения того, влияют ли синдромы рассредоточения семян только путем отбора растений для диспергатора. Существует несколько исследований, посвященных фенотип-зависимому рассредоточению и тому, как оно влияет на пространственные структуры популяций.[1][12] Расстояние распространения не исследовано достаточно подробно, чтобы коррелировать с синдромом рассеивания семян. Необходимо провести больше экспериментальных полевых исследований взаимодействия растений и животных в отношении распространения семян. [9][14] для полного понимания синдромов распространения семян. Имеются ограниченные знания о наличии элизом и поведении муравьев, влияющих на распространение семян, а также о том, как взаимодействия муравьев с растениями развивались в зависимости от различных характеристик растений.[8] Понимание этих взаимодействий поможет выяснить, действительно ли мирмекохория развивает синдромы рассеивания семян. Микро- и макроэволюционные процессы необходимы для определения эффектов биологического распространения семян.[9] Невозможно делать выводы о синдромах рассредоточения семян без надежной филогении и эволюционных исследований. Также существует пробел в понимании генетических последствий зоохории.[16] С помощью генетика может помочь прояснить, были ли эти синдромы сформированы случайным образом или они соответствуют эволюции распространения семян. Неясно, развились ли эти синдромы рассредоточения семян для специализации между растениями и животными, чтобы увеличить успех распространения семян, или эти синдромы просто сформировались из общих взаимодействий растений и животных. Понимание этих взаимосвязей прояснило бы путаницу в отношении синдромов рассеивания семян и того, являются ли они истинными примерами эволюции, увеличивающей репродуктивный успех растений, или же они развивались без давления отбора.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Клобер, Дж., Ле Гальяр, Дж. Ф., Кот, Дж., Мейлан, С., Массо, М. (2009). Информированное расселение, неоднородность синдромов расселения животных и динамика пространственно структурированных популяций. Письма по экологии, 12, 197-209.
  2. ^ а б c d е ж Гриз, Л. И Мачадо, I.C.S. (2001). Фенология плодоношения и синдромы распространения семян в каатинга, сухом тропическом лесу на северо-востоке Бразилии. Журнал тропической экологии, 17, 303-321.
  3. ^ а б c d е Линк, А. и Стивенсон, П.Р. (2004). Синдромы распространения плодов у диссеминированных растений животных в национальном парке Тинигуа, Колумбия. Revista Chilena de Historia Natural, 77, 319–334.
  4. ^ а б c d е Тамбоя Т., Чиполлини М. И Леви, Д.Дж. (1996). Оценка синдромов распространения семян позвоночных у четырех видов пасленовых. Oecologia, 107 (4), 522-532.
  5. ^ а б c d Эррера, К. М., Пеллмир, О. (2002). Взаимодействие растений и животных: эволюционный подход. США: Blackwell Science Ltd
  6. ^ Бут, Д. Т. (1990). Функции диаспоры растений. Журнал технологии семян, 14 (1), 61-73.
  7. ^ Фенстер, К. Б., Армбрустер, В. С., Уилсон, П., Дудаш, М. Р. и Томсон, Дж. Д. (2004). Синдромы опыления и цветочная специализация. Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики, 35, 375-403.
  8. ^ а б c d е ж грамм час я Кастро, С., Ферреро, В., Лоурейро, Дж., Эспадалер, X., Сильвейра, П., Наварро, Л. (2010). Механизмы распространения узких эндемичных Polygala vayredae: синдромы расселения и пространственно-временные вариации скоплений муравьев. Экология растений, 207, 359-372.
  9. ^ а б c d е ж грамм Фишер, К. И Чепмен, К.А. (1993). Плодоядные и фруктовые синдромы: различия в паттернах на уровне родов и видов. Ойкос, 66 (3), 472-482.
  10. ^ а б c Батлер Д.У., Грин Р.Дж., Лэмб Д., Макдональд В.Дж.Ф. И Форстер, П. (2007). Биогеография синдромов распространения семян, форм жизни и размеров семян среди древесных растений тропических лесов в субтропиках Австралии. Журнал биогеографии, 34, 1736-1750.
  11. ^ а б c d е ж Ломасколо, С.Б., Сперанца, П., Кимбалл, Р.Т. (2008). Коррелированная эволюция размера и цвета инжира подтверждает гипотезу синдромов рассеивания. Oecologia, 158, 783-796.
  12. ^ а б c d е ж грамм Ду Й., Ми Х., Лю Х., Чен Л. и Ма К. (2009). Фенология распространения семян и синдромы распространения в субтропическом широколиственном лесу Китая. Экология и управление лесами, 258, 1147-1152.
  13. ^ а б c d е ж грамм час я j ван де Пейл, Л. (1969). Принципы расселения у высших растений. Спрингер, Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк.
  14. ^ а б c d е Арместо, Дж. Дж. И Роцци Р. (1989). Синдромы распространения семян в тропических лесах Чилоэ: доказательства важности биотического распространения в тропических лесах умеренного пояса. Журнал Биогеография, 16 (3), 219-226.
  15. ^ Ридли, H.N. (1930). Распространение растений по всему миру. Рив, Эшфорд, Великобритания.
  16. ^ а б c d Эррера, К. М., Пеллмир, О. (2002). Взаимодействие растений и животных: эволюционный подход. США: Blackwell Science Ltd.
  17. ^ Уилсон, М.Ф., Ирвин, А.К. И Уолш, Н. (1989). Синдромы расселения позвоночных в некоторых растительных сообществах Австралии и Новой Зеландии с географическими сравнениями. Biotropica, 21, 133-147.
  18. ^ ван дер Пейл, 1969
  19. ^ а б Холландер, Дж. Л., Вандер Уолл, С. Б. (2009). Дисперсионные синдромы у североамериканского эфедры. Международный журнал наук о растениях, 170(3), 323-330.
  20. ^ Футуйма Д. Дж. И Агравал А. А. (2009). Макроэволюция и биологическое разнообразие растений и травоядных. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, 106 (43), 18054–18061.