稀有植物授粉优势揭晓

物种多样化源于新物种形成与现有物种灭绝之间达到的平衡，不同生命形式在地球上的大量繁殖可归因于较高的物种形成率和较低的物种灭绝率。开花植物是最多样化的种群之一，其中绝大多数（约80%）都依赖于动物进行授粉。尽管存在争议，但植物与传粉媒介的相互作用被认为是地球上生物多样性最重要的驱动因素之一。由于稀有物种在环境中处于弱势地位，面临着比其他常见物种更高的灭绝风险。因此，有利于稀有物种生存的机制是维持生物多样性的关键，保护开花植物生物多样性的最关键任务之一就是了解植物与传粉媒介的相互作用是如何促进稀有物种延续的。

2021年9月8日，Nature发表了来自美国匹兹堡大学Tia-Lynn Ashman团队题为“Pollinators contribute to the maintenance of flowering plant diversity”的研究论文。通过建立数学模型将传粉媒介生态位的广度、植物花的形态学性状、植物物种的丰度等信息整合在一起，来评估自然环境中植物-传粉媒介间相互作用对稀有物种和常见物种传粉的利弊，揭示了传粉媒介的活动是如何更有利于稀有物种生存的深层原理。

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03890-9

本文作者通过在野外观测美国加利福尼亚州一个草原/灌木群落里79种植物物种与400多种传粉动物的相互作用情况，记录了植物物种的丰度和传粉动物的生态位广度，采集了多种植物的花器官并分析了其形态学特征，通过系统发育结构方程建模（phylogenetic structural equation modelling, PSEM）整合这些信息并建立模型来检验可以解释植物与传粉媒介的相互作用为什么更有利于稀有物种延续的各种假说。

本文实验结果主要支持以下假说：同一时期开花的植物利用各自的花朵来吸引动物完成传粉，稀有物种由于具有更加专一化的传粉者从而使得传粉成功率较高，而常见物种由于具有多种不同的传粉者使得它们接受到异种花粉或者同种花粉错配的几率较高（图1a），这种生态位划分更有利于稀有物种的授粉。而当植物共享传粉者时，常见物种的传粉者再去接触稀有物种时会增加常见物种的花粉错配，但对于稀有物种而言，受益于常见物种吸引来更多的传粉者，其授粉效率比单独生长时更高。因此，这种非对称性促进也有利于稀有物种的生存（图1b）。

图1. 生态位划分（a）和非对称性促进（b）对稀有物种和常见物种传粉的利弊

同期的Nature发表了来自Marcelo A. Aizen教授对于本篇论文的评论“Pollination advantage of rare plants unveiled”。该评论系统总结了本篇文章的发现：常见物种可以吸引高度多样化的传粉媒介，稀有物种的花朵通常具有特殊的形状，以匹配某些特定传粉者的生理结构（例如蜂鸟的喙），使得它们传粉成功率较高。同时作者评估了花柱上花粉的沉积情况，表明稀有物种比常见物种更成功地实现了传粉媒介介导的花粉在它们自己物种中的转移（图2）。因此，在常见物种与稀有物种共存的环境中，与常见物种获得的收益相比，稀有开花植物物种从常见物种的存在中获益更多。

图2. 授粉优势差异促进开花植物物种共存