华东师大黎绍鹏团队揭示了在氮沉降背景下生物多样性抵抗生物入侵的机制

2022-01-06阅:26

生物入侵正日益威胁着全球生物多样性、经济和人类福祉。以崇明岛为例,岛上外来植物数量已超过乡土植物,外来植物入侵已成为崇明生态岛建设进程中的严峻威胁。经典的生物抗性假说指出,群落多样性越高,对生物入侵的抵御能力越强。但在氮富集的条件下,群落的生物多样性能否依旧有效的抵御生物入侵尚存在广泛争议,进而限制了我们在全球变化的情境下了解生物入侵动态。


近日,国际著名期刊Ecology Letters在线发表了华东师范大学生态与环境科学学院、崇明生态研究院黎绍鹏团队与中美研究机构合作的研究成果,黎绍鹏研究员为论文第一作者,华南师范大学李金天教授和佐治亚理工学院蒋林教授为通讯作者,本研究得到了国家自然科学基金和上海市青年科技启明星计划等项目的资助。

该研究发现,在氮富集的背景下,生物多样性依旧能够有效地降低外来生物入侵,且氮富集并没有削弱生物多样性抵御生物入侵的能力。研究也进一步表明,群落的功能性状多样性、具有资源利用保守型性状的本地物种和群落生物量共同在多样性抵御入侵中扮演重要角色。


1 利用农业退耕地建立的控制性实验样地

该研究以外来物种豚草(Ambrosia artemisiifolia)为模式入侵植物,在典型农业弃耕地上通过调控群落物种丰富度和氮添加开展了为期四年的控制性实验。四年的实验结果一致表明,无论有无氮添加,本地群落的丰富度的升高均显著降低了入侵种豚草的生物量。基于已有研究的整合分析进一步表明,氮素的增加并没有改变多样性-可入侵性的负相关关系。

2 不同氮添加处理下,种植的物种多样性始终降低了入侵种的生物量

研究进一步发现,综合考虑物种功能性状的多个维度有助于解释生物多样性与生物入侵的相关关系。一方面,多样化的群落中物种间的性状差异更大,因而可能占据更多的生态位空间,留给入侵种的生态位更少,进而抑制了入侵。另一方面,在多样性高的群落中,有更高的机会包含具有资源利用保守型性状的本地物种,这些物种通常具有较强的竞争能力,对入侵物种的抑制作用也更强。同时,多样性也提高了本地群落的生物量,进而对入侵物种的生长产生负面影响。因此,在全球变化的背景下,保护退耕地系统的功能多样性,恢复具有保守型性状和高产的乡土物种,可能在抵御外来生物入侵中将发挥关键作用。这一发现对于崇明生态岛建设过程中的生态退耕和生物入侵防控可能具有一定的借鉴意义。

3 结构方程模型显示了种植的物种丰富度和氮量的增加对入侵种生物量的直接和间接影响

这一结果揭示了在全球变化背景下,保护生物多样性可能依旧是防控外来生物入侵的有效途径。该研究也呼吁未来需要更多地从外来种-本地群落的生态差异性,以及本地群落的系统发育和性状结构出发,揭示不同全球变化背景下生物多样性-生物入侵关系的驱动因素,进而为合理的配置本地群落来治理生物入侵提供理论指导。

相关论文:Ecology Letters—Functional traits explain the consistent resistance of biodiversity to plant invasion under nitrogen enrichment.pdf

文案|李   越

图片|李   越




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