Розміри насіння у гірських трав’янистих рослин змінюються з підвищенням у видоспецифічному порядку
Ролі Концептуалізація, Формальний аналіз, Залучення фінансування, Розслідування, Методологія, Адміністрація проекту, Нагляд, Валідація, Візуалізація, Написання - оригінальний проект, Написання - перегляд та редагування
Інститут охорони природи Польської академії наук, Краків, Польща
Ролі Концептуалізація, Формальний аналіз, Розслідування, Методологія, Валідація, Візуалізація, Написання - оригінальний проект, Написання - огляд та редагування
Інститут природокористування Ягеллонського університету, Краків, Польща
Афілійований інститут охорони природи Польської академії наук, Краків, Польща
Ролі Формальний аналіз, розслідування
Інститут природокористування Ягеллонського університету, Краків, Польща
Ролі Формальний аналіз, розслідування
Краківський педагогічний університет, кафедра ботаніки, Краків, Польща
- Павел Олейнічак,
- Марцін Чарнолескі,
- Анна Делімат,
- Бартош Марек Майхер,
- Каміль Щепка
Цифри
Анотація
Цитування: Olejniczak P, Czarnoleski M, Delimat A, Majcher BM, Szczepka K (2018) Розміри насіння у гірських трав'янистих рослин змінюються з підвищенням у видоспецифічному порядку. PLoS ONE 13 (6): e0199224. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0199224
Редактор: Ніко Челлінезі, Університет Флориди, США
Отримано: 6 лютого 2018 р .; Прийнято: 4 червня 2018 р .; Опубліковано: 18 червня 2018 р
Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.
Фінансування: Дослідження було підтримано Національним науковим центром, Польща, грант N N304 3092 40.
Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.
Вступ
Безперечно, перевага дрібних насіння полягає в тому, що їх можна продукувати у великій кількості, що безпосередньо збільшує кількість генних копій, які, ймовірно, будуть передані наступним поколінням. Дрібне насіння також може довше зберігатися в насіннєвих банках [13], швидше проростати [14], і, як очікується, менше погіршується насіння [15–16]. Ці переваги неминуче повинні призвести до виробництва найменших життєздатних насіння, якщо тільки маленьке насіння не має певних недоліків. Дійсно, багато емпіричні дослідження показують позитивний зв’язок між розміром насіння та придатністю рослин. Маючи більше місця для зберігання, більше насіння має більше шансів прижитися в середовищі існування [17] або переносити небезпеки [18]. Більші насіння дають більші саджанці, що готує їх до конкуренції з уже встановленими рослинами [19] або прискорює досягнення життєвих стадій, менш вразливих до рослиноїдних [20]. Зрозуміло, що для належного вирішення наслідків придатності розміру насіння ми повинні розглянути компроміс між витратами та вигодами в компромісі між розміром насіння та кількістю насіння.
Матеріали і методи
Місця вивчення та види рослин
Дослідження проводилось протягом чотирьох років (2011–2014) у Татрах на півдні Польщі (49 o 10’– 49 o 16 ’пн.ш., 19 o 42’– 20 o 06’ E). Татри утворюють найвищий хребет Карпат і є єдиним альпійським гірським масивом між Альпами та Кавказом. Діапазон висот у польських Татрах становить приблизно приблизно 900 і 2500 м, і вона проходить через низку гірських рослинних зон, від нижнього гірського лісу до субнівальної зони. В межах площі бл. 150 км 2, ми визначили чотири висотні трансекти із 73 досліджуваними ділянками, що охоплюють різні топографічні, геологічні та геоморфологічні особливості. Основним критерієм вибору місця було наявність кількох окремих рослин принаймні одного з досліджуваних нами видів. Досліджувані види належать до шести трав'янистих багаторічних рослин, і вони апріорі були обрані на основі їх відомої повсюдності на різних висотах у Татрах (табл. 1). Жоден з них не знаходиться під загрозою зникнення та охорони. Усі досліджувані види запилюються комахами, і в Центральній Європі вони трапляються переважно в гірських районах.
Процедури на навчальних майданчиках
У вересні 2014 року на кожному дослідному майданчику було зібрано об’єм півлітрової проби ґрунту. Цей об’єм складав п’ять проб верхнього шару ґрунту (5–10 см), відібраних на відстані двох метрів від центральної точки кожної ділянки. Зразки грунту зберігали в морозильній камері (-20 ° C) до аналізу їх фізико-хімічних властивостей. Польові роботи були обмежені Національним парком Татри. Усі польові процедури проводились відповідно до дозволу, отриманого Міністерством навколишнього середовища Республіки Польща.
Оцінка характеристик насіння
Всі насіння сушили при кімнатній температурі і позбавляли дисперсних структур, наприклад, папуса. Насіння від кожної батьківської рослини було зібрано та розпорошено на контрастному фоновому листі 210 х 290 мм, гарантуючи, що їх обриси не перекриваються. На кожному аркуші було надруковано чорний квадрат розміром 2 х 2 см, який надалі використовувався для калібрування вимірювань насіння. Аркуші з насінням сфотографували цифровою камерою (Canon 600D, f = 50 мм) з кільцевою спалахою, встановленою на регульованій підставці. Цифрові зображення аналізували за допомогою модифікованого автоматизованого методу Schramm et al. [26]. Ця процедура автоматично розпізнавала насіння за артефактами, підраховувала насіння та вимірювала площу їх вертикальної проекції. Середню площу насіння сфотографованого набору насіння використовували як оцінку середнього розміру насіння, виробленого рослиною. Коефіцієнт дисперсії (CV) розміру насіння на набір насіння використовували як міру неоднорідності розміру насіння.