科技

东北地理所等在“多样性-入侵性”关系研究中获进展

  在生物入侵生态学研究领域,本地生物多样性与外来生物入侵间的关系成为群落可入侵性探讨的焦点问题。1958年,英国生态学家Charles Elton提出“多样性-入侵性”假说,认为本地群落物种多样性越高,对外来生物入侵的抵抗能力就越强。尽管该假说在提出之后得到很多模型或实验研究的支持,但一方面,实验大多验证“多样性-入侵性”的负相关关系,未具体探究其机制;另一方面,理论以资源竞争作为机制,探讨“多样性-入侵性”的关系,忽略天敌(如土壤微生物)介导的竞争。

  针对上述研究缺口,中国科学院东北地理与农业生态研究所生物入侵生态学研究团队与德国康斯坦茨大学生态学研究团队借鉴植物-土壤反馈的研究方法,利用温室控制实验,探究本地植物多样性如何通过土壤微生物调控外来植物的入侵过程。实验第一阶段,研究人员利用不同的本地植物物种驯化土壤微生物群落,测定不同植物驯化后的土壤微生物群落多样性;实验第二阶段,人工混合来自不同植物驯化过的土壤,组成不同的植物多样性梯度的驯化土壤(分别是多样性1、2和4),在这些土壤里种植外来植物,并测定其生长表现。

  研究表明,与低多样性的本地群落(两种本地植物驯化的混合土壤)相比,高多样性的本地群落(四种本地植物驯化过的混合土壤)对外来植物的抵抗更高。本地植物根际土壤微生物群落的分析结果进一步显示,不同本地植物驯化过的土壤真菌病原体群落组成存在差异。因此,研究人员推断,本地植物物种多样性越高的植物群落,可能具有更高的植物病原体多样性,因而对外来植物产生更强负反馈效应。该研究首次揭示土壤微生物介导的外来植物和本地植物间的竞争是“多样性-入侵性”间负相关关系的潜在机制。

  该研究由德国康斯坦茨大学博士张致杰(论文第一作者)、东北地理所研究员刘艳杰(论文通讯作者)等共同完成。相关研究成果于近期发表在Ecology上。

东北地理所等在“多样性-入侵性”关系研究中获进展

图1.实验设计概念图

东北地理所等在“多样性-入侵性”关系研究中获进展

图2.不同本地植物多样性梯度驯化土壤下外来植物的地上生物量差异

东北地理所等在“多样性-入侵性”关系研究中获进展

  图3.不同本地植物驯化过的土壤细菌(a,d),真菌(b,e)和真菌病原体(c,f)群落组成的差异(β多样性和非共享的ASV)。不同颜色代表不同本地植物。NMDS图中,不同点代表土壤样品

[ 责编:战钊 ]

文章标题: 东北地理所等在“多样性-入侵性”关系研究中获进展