盐沼植物是滨海湿地的重要组成部分，在保滩护岸、提供生物栖息地、固碳等方面发挥着重要的生态服务功能。在自然潮滩，盐沼植物主要通过植株的就近无性克隆和种源（种子和实生苗）的长距离传播定植实现种群的扩散。其中，实生苗传播定植被认为是盐沼植物成功定植潮滩的关键生活史阶段，也是决定盐沼植物种群空间分布和遗传结构的关键生态过程。阐明盐沼植物的种源传播、定植和扩散的过程与机制，是控制盐沼湿地外来物种入侵和本地物种生态修复与就地保护的重要基础理论。
盐沼植物实生苗定植主要包括种子的产生、传播、到达并保留在适宜生境、萌发和实生苗传播定植等多个阶段。其中，种子传播分为初次传播（种子从母体脱落）和二次传播（脱落的种子移动到其他地点），二次传播对于盐沼植物拓展新生境发挥着至关重要的作用（图 1）。然而，目前的研究多关注实生苗定植过程，对种子和实生苗传播过程缺乏认识。
研究组在上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区的长期观测中发现，本地物种海三棱藨草（Scirpus mariqueter）和外来入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）在光滩快速大范围扩散定植的现象（图2），且其扩散定植范围远大于盐沼植物无性繁殖的扩散范围，早期调查也未发现土壤种子库，那么突然出现的盐沼植物大范围的扩散定植是如何发生的呢？研究组提出“春季种源的二次传播和定植机会窗口的同时存在可能是盐沼植物快速扩散定植的关键因素”这一科学假设。通过水槽实验和野外定点监测，研究组揭示了盐沼植物种子在萌发过程中的形态特征、种源传播和水动力变化对盐沼植物二次传播潜力和成功扩散定植的影响机制。
水槽实验和野外监测的结果表明：1）盐沼植物种子的萌发阶段、流速和冲淤条件均可以通过改变种子在微生境的起动流速阈值，从而影响种子的二次传播潜力。盐沼植物种子受潮水浸泡会失去浮力，但随着种子萌发，其密度减小后可重获浮力；此外，胚芽的延伸增加了实生苗与潮流的作用面积，大大降低了触发其二次传播的关键流速阈值，使其更易传播（图3）。尤其对于浅埋的种子，萌发后潮流对胚芽的拖曳力加之自身的浮力，可使其完整地脱离微地点并启动二次传播。2）种子/实生苗的密度和芽长是预测种子萌发后二次传播潜力的关键生物性状。3）外来入侵物种互花米草的二次传播扩散能力比本地植物海三棱藨草强。4) 盐沼植物萌发种子/实生苗二次传播定植的时空机会窗口阐明了春季盐沼植物在潮间带适宜生境快速扩散定植的生态学机制。
该研究从盐沼植物种子/实生苗二次传播定植机会窗口的新视角，揭示了盐沼植物生活史特征与潮滩物理环境的相互作用对盐沼先锋物种扩散定植过程的影响，丰富了现有盐沼植物传播扩散的机制研究。研究结果近期发表于海洋学顶级专业期刊Limnology and Oceanography（论文见左下角“阅读原文”）。华东师范大学河口海岸学国家重点实验室博士生赵志远为第一作者，河口海岸学国家重点实验室袁琳副研究员和荷兰皇家海洋研究所Tjeerd J Bouma教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金“滨海湿地生态系统稳态转换过程与机制研究”（41876093）和国家重点研发计划“应对转型中河口三角洲”（2016YFE0133700）的共同资助。
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