雨林树冠

藤本植物

2012年7月30日



爬山虎、藤蔓和藤蔓(木本藤蔓)在树冠层中丰富,构成了热带雨林植被的重要比例。雷竞技体育下载雷竞技官网欢迎葡萄树约有90个科,超过2500种[藤本植物分布].它们从紧贴着树生长的小而不连贯的藤蔓,到像树一样粗的巨型藤本植物,似乎独立于树木悬挂在森林中央。一些较大的木质藤本植物长度可超过3000英尺。藤条,一种藤本植物,因用于家具和绳索而闻名。藤条还能结出大而可食的果实,这是灵长类动物的最爱。

藤本植物是一种藤蔓植物,最初生长在地面上,是一种自给自足的小灌木,依靠其他植物到达上层冠层的光照丰富的环境。由于藤本植物利用其他植物的结构作为支撑,它们对结构支撑的投入相对较少,相反,它们将更多的资源用于叶片生产和茎/根伸长,以实现快速生长。因为藤本植物一生都在扎根(不像其他结构寄生虫,如附生植物半附生植物),除了支撑,它们什么也不从树上得到。

马来西亚婆罗洲的巨型藤本植物。照片由Rhett A. Butler拍摄

在2002年的一篇论文中,Schnitzer和Bongers回顾了藤本植物爬升到树冠高度的一些机制。科学家们说:“藤本植物有各种各样的适应能力,可以把自己附着在宿主身上,向森林的树冠爬去。”“这些适应包括茎缠绕,从茎、叶和分支的变化中产生的缠绕卷须,将藤本植物附着在宿主上的刺和尖刺,向下指向的粘性毛发,以及粘性不定根……不同攀援机制藤本植物的相对比例可能直接受森林演替阶段或干扰状况的影响。

藤蔓和藤本植物一到达树冠层,就从一棵树蔓延到另一棵树,在一些森林中,它们的叶子可能占到树冠层叶子的40%。

半附生植物依赖不同的策略。这些植物以附生植物的形式在树冠层中开始生长,一直生长到地面。由于冠层的干燥条件,半附生植物生长极其缓慢,但一旦根长到地面,并利用落叶中的营养物质,生长速度就会加快。最著名的半附生植物之一是绞杀无花果。

爬行植物是在生长过程中改变叶子结构的热带雨林物种之一。这些植物,尤其是天南星科的植物,一开始是森林地面上的灌木,然后被黑暗的物体吸引,通常是树干。当它们到达树上时,爬树者被三角形扁平的叶子紧紧地抓住,垂直地向上生长。叶子的位置是为了捕捉反射光。一旦藤蔓长到树冠明亮的上部区域,叶子就会被改造成远离树木,以拦截更多的直接阳光。

藤本植物对雨林树木来说是一个巨大的问题,许多物种已经开发出了阻止它们生长的方法。许多棕榈树和蕨类植物经常掉落叶子,而其他树木可能会失去四肢以摆脱藤本植物。研究巴拿马藤本植物的弗朗西斯·普茨(Francis Putz)认为,树木与周围的藤本植物摇摆不定可能是有利的,因为这可能会折断藤本植物的连接,缠绕藤本植物,切断运输系统。一些藤本植物通过卷曲和弯曲适应了这种机制,所以它们像弹簧一样,能够更好地吸收冲击。

婆罗洲雨林树干上的藤蔓。照片由Rhett A. Butler拍摄

藤本植物在森林动态中发挥着重要作用,“包括抑制树木再生,增加树木死亡率,为动物提供有价值的食物来源,并将树木物理连接在一起,从而为树栖动物提供树冠到树冠的通道。”Schnitzer和Bongers(2002)。此外,藤本植物有助于热带森林的整体植物多样性(特别是在光隙及其周围和森林边缘,由于光的可用性增加,藤本植物明显丰富)。雷竞技官网欢迎藤本植物具有较高的光合作用和相当大的生物量,对碳封存也有重要贡献。

2005年,研究人员对藤本植物有了一些惊人的发现。威斯康星大学密尔沃基分校的Stefan雷竞技官网欢迎 Schnitzer利用来自全球69个热带森林的数据进行了研究(UWM)发现藤本植物的丰度与降水量呈负相关,与季节性呈正相关,这种模式与大多数其他植物类型恰恰相反。Schnitzer认为,藤本植物的深根和高效的维管系统使它们在季节性干旱期间承受较少的水分压力,而许多竞争对手都处于休眠状态,这使藤本植物在旱季具有竞争优势。UWM生物学助理教授在巴拿马中部测试了他的假设,发现“藤本植物在旱季的高度大约是树木的七倍,但在雨季只有两倍。”Schnitzer说,虽然这种旱季优势可能会让藤本植物在季节性森林中数量增加,但在全年降雨的潮湿雨林中,藤本植物没有这种优势,因为竞争植物很少受到水的限制。雷竞技体育下载在第二项研究中,Schnitzer与荷兰瓦赫宁根大学的Mirjam Kuzee和Frans Bongers合作,发现藤本植物通过地下(根)竞争、地上(光)竞争和机械压力,在限制受干扰的热带次生林和次生林的树苗生长方面发挥了重要作用。雷竞技官网欢迎

其他动植物关系

树冠树已经与昆虫共存了数百万年,许多树已经发展出了独特的关系,超越了授粉。蜜生植物或蚂蚁植物在雨林中很常见。例如,在南美洲,天蚕树被阿兹台克蚂蚁占领。这棵树像竹子一样被分割开来,为蚂蚁的殖民提供了隔间。蜂王在其中一个中空的房间里筑巢,而其他的细胞则由工蜂居住,直到整棵树成为一个殖民地。工蚁保护植物不受包括昆虫和附生植物在内的所有入侵者的侵害,尽管它们不攻击只以天蚕叶为食的三趾树懒。这种植物通过叶毛和叶茎基部的特殊结构提供油和糖,吸引工蚁留下来保护它。

切出蚂蚁通道的大码草茎。照片由Rhett A. Butler拍摄

另一个蚂蚁和植物一起工作的例子是在斯坦福大学研究人员2005年的一篇论文.研究小组发现Cedrela odorata是一种雪松树,受到蚂蚁的积极保护(Myrmelachista schumanni)清除植物周围的所有植被。这些树木周围的植被控制非常有效,当地人认为邪恶的森林精灵是这些被称为“魔鬼花园”的空地的罪魁祸首。研究人员确定,蚂蚁不是超自然生物,而是通过向树叶中注射一种叫做甲酸的毒素来杀死周围的植物。根据研究人员的计算,一个有多达300万工蚁和15000只蚁后的蚁群可能会照料一个典型的花园,这个花园可能有800多年的历史。

其他植物和蚂蚁也有类似的关系,包括一些兰花、凤梨、金合欢、茜草科等。要了解更多关于蚂蚁和植物的关系,请查看https://biology.bangor.ac.uk/treborth/Epiphytes/Epiphytes-symbioses.html(外部)和waynesword.palomar.edu/acacia.htm(外部)

许多树种都有机制和策略来防止沉重的附生植物,它们会增加太多的重量(特别是在暴雨后充满水的时候),以至于它们会推翻树木。“裸印第安人”或秋葵林波树[Bursera simaruba南美洲的紫杉树和东南亚的水晶树都属于几种树皮剥落的树木,树皮剥落可以防止附生植物和爬行植物找到合适的地方开始生长。其他物种在树皮中产生毒素,以抵御害虫的侵扰,并阻止附生植物和藤本植物的生长。

苏门答腊岛的藤本植物。照片由Rhett A. Butler拍摄

检查问题:

  • 藤本植物是什么?
  • 蚂蚁和某些树种如何从它们的共生关系中相互受益?

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