東北地理所在多種資源的增加促進(jìn)生物入侵方面取得新進(jìn)展
盡管許多研究表明資源波動會促進(jìn)外來植物的入侵，已有研究大多關(guān)注單一資源的波動以及外來植物在非競爭環(huán)境下的生長表現(xiàn)。然而，植物通常處于競爭環(huán)境中、且依賴于多種資源（如養(yǎng)分和光照）。多種資源的波動如何影響本地植物與外來植物之間的競爭亟待研究。
著名生態(tài)學(xué)家David Tilman的資源競爭理論認(rèn)為物種共存的前提是不同物種被生境中的不同資源所限制，基于該理論，生態(tài)位維度假說（niche dimension hypothesis）提出多種資源的增加將極大減少限制性資源（生態(tài)位）的數(shù)量，加劇物種間的競爭排斥，從而使少數(shù)物種占據(jù)群落優(yōu)勢（圖1）。而外來植物可能就是少數(shù)受益的物種，這是因為外來植物1）通常對高資源環(huán)境具有預(yù)適應(yīng)，2）與本地植物相比，受更少因素的限制（如天敵逃逸）。盡管資源競爭理論為外來植物的競爭優(yōu)勢提供了潛在解釋，實驗驗證依舊缺乏。
圖1 限制因素數(shù)量對物種共存和生物入侵影響的示意圖。自然條件下，限制因素（生態(tài)位）多，從而促進(jìn)共存。資源添加會減少限制因素的數(shù)量，從而抑制共存，并促進(jìn)外來物種的入侵。
基于以上研究背景，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所生物入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊劉艷杰研究員與德國康斯坦茨大學(xué)張致杰博士、Mark van Kleunen教授分別在中國與德國獨立布設(shè)了兩個相似的多物種同質(zhì)園實驗，探究多種資源（養(yǎng)分和光照）的變化如何影響本地植物和歸化外來植物的生長表現(xiàn)，旨在揭示外來植物在群落形成競爭優(yōu)勢的驅(qū)動機制。
兩個實驗同時發(fā)現(xiàn)：在低資源（近似自然條件）或添加一種資源的情境下，外來植物并未比本地植物產(chǎn)生更多的地上生物量（即競爭力相似）。然而，當(dāng)同時添加養(yǎng)分和光照資源時，外來植物比本地植物更具競爭力（圖2）。該研究結(jié)果支持我們提出的假說：多種資源的添加可以極大地減少生態(tài)位維度（即限制因素的數(shù)量）進(jìn)而增強外來植物的競爭優(yōu)勢。因此，未來經(jīng)歷多種全球變化影響的棲息地可能會更容易被外來植物入侵。
圖2 養(yǎng)分和光照對本地和外來植物競爭結(jié)果（地上生物量）的影響
以上研究成果發(fā)表在國際期刊Communications Biology上，由德國康斯坦茨大學(xué)張致杰博士（第一作者）和中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所劉艷杰研究員（通訊作者）共同完成；同時，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所博士研究生金慧霏、德國康斯坦茨大學(xué)本科生Angelina Hardrath也參與了該研究。本研究得到了國家留學(xué)基金管理委員會項目（201606100049）的資助。
論文信息如下：Zhang Z, Liu Y*, Hardrath A, Jin H, van Kleunen M. (2022) Increases in multiple resources promote competitive ability of naturalized non-native plants. Communications Biology, 5: 1150. DOI: 10.1038/s42003-022-04113-1.
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