花报酬的环境响应与多尺度生态效应：以若尔盖高寒草甸为例

The mutualism between plants and their pollinators depends on an exchange: floral rewards (nectar and pollen) for pollinators and pollination (resulting in fruit set and seed production) for plants. Variation in floral rewards as a result of global environmental changes will impact plants, pollinators and their interactions. Previous studies demonstrated that environmental conditions can dramatically impact nectar quantity in some plant species. However, it remains to be determined how floral rewards respond to environment changing and its multi-scale effect-variation in floral rewards mediated by environment changing will impact Intraspecific and interspecific relationships of the plants, ecosystem pollination service at individual, population, community/ ecosystem and landscape scale. In this project, we use the modern plant (Saussurea, Gentiana and Pedicularis) and pollinator (Bumble bee) and solve these questions: how different environmental changes impact the quantity and quality of floral rewards from diverse plant species? 2) How dose variation in floral rewards influence intraspecific and interspecific relationships at multi-scale? 3) How variation in floral rewards impacts the abundance and diversity of pollinator species visiting these plant species? 4) How changes in pollinator visitation rates impacts the pollination efficiency and ecosystem pollination service? We will examine these questions using a well-characterized plant and pollinator community in the Tibetan Plateau. The results will contribute to understand the mechanisms maintaining biodiversity, ecosystem pollination service of Tibetan Plateau.

植物、传粉者通过提供花报酬（花蜜和花粉）和授粉服务（种子生产、座果等）形成复杂的相互作用。环境变化引起花报酬变化并影响植物、传粉者及其相互作用，但关于高寒草甸花报酬对环境的响应机制与多尺度生态效应缺乏系统的研究。本项目拟以若尔盖高寒草甸广泛分布的传粉者-熊蜂、主要花报酬提供者风毛菊属、马先蒿属和龙胆属植物为研究对象，借助野外调查和野外控制试验，在个体、种群、群落\生态系统、景观尺度上，回答：（1）花报酬数量和质量是如何响应环境变化的？（2）多尺度花报酬变化如何影响植物种内和种间关系？（3）多尺度花报酬变化如何影响传粉者物种多样性、多度、传粉行为？（4）花报酬变化如何影响生态系统授粉服务？阐明环境变化下花报酬多尺度响应机制以及在种内和种间关系维持、生态系统授粉服务中的作用机制。项目研究结果为揭示青藏高原物种多样性维持机制和生态系统服务功能维护机制提供理论依据。

本项目以若尔盖高寒草甸广泛分布的传粉者-熊蜂、主要花报酬提供者风毛菊属、马先蒿属和龙胆属植物为研究对象，借助野外调查和野外控制试验，在个体、种群、群落\生态系统、景观尺度上，分析比较了（1）模拟增温、放牧强度、放蜂强度、寄生强度、土壤水分、氮沉降对花报酬数量和质量的影响格局，发现不同环境因子对花蜜和花粉数量和质量影响存在差异，而且花蜜和花粉数量对环境因子的响应程度较花蜜浓度、花粉和花蜜成分大，并且这种差异随物种不同而改变；（2）分别从个体水平、种群水平和群落\生态系统水平，探讨了花报酬变化引起植物种内和种间关系发生改变，发现花蜜体积和浓度改变均影响了传粉者的访花频率、落置在柱头上的花粉数目，以及结实率，改变了种内和种间关系；（3）基于模拟增温、放牧强度、放蜂强度、寄生强度、土壤水分、氮沉降、镉处理背景下，花报酬变化对传粉者多度和丰富度产生影响。表现在：维持放牧强度在轻度-中度阶段，利于熊蜂多度和丰富度增加，高放蜂强度降低了熊蜂多度和丰富度，模拟增温降低了花报酬数量和熊蜂多度/丰富度，高强度的石蝇寄降低了花蜜数量和熊蜂的访花频率，镉污染土壤降低了花报酬质量和蜜蜂的繁殖，低氮水平添加利于花报酬和蜜蜂访花频率增加；（4）分析了花报酬变化与生态系统授粉服务关系。景观尺度上，由于放牧、土壤水分、微地形形成的生境异质性，导致花报酬、花形态以及其他性状存在差异，进而引起传粉昆虫的多度、物种丰富度和访花行为以及农作物产量发生变化。说明景观水平上花报酬存在异质性，并且这种资源异质性导致本地传粉者种类和数量发生相应地变化，影响生态系统授粉服务。研究结果揭示了花报酬的环境响应以及多尺度生态效应的变化机制，以及在物种多样性维持和生态系统授粉服务中的作用机制。并且在促进养蜂业发展具有一定的应用价值。