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科研进展

东北地理所与康斯坦茨大学合作在“多样性-入侵性”关系研究中取得新进展

文章来源:东北地理与农业生态研究所    |    发布时间:2020-09-21    |    【打印】 【关闭

  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之间的关系长久以来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提出经典的“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反抗能力越强。尽管该假说被提出之后得到了许多模型或尝试研究的撑持,但是一方面,尝试大多在验证“多样性-入侵性”的负相关关系,未具体探究其机制;另一方面,理论都以资源竞争作为机制来探讨“多样性-入侵性”的关系,忽略了天敌(例如土壤微生物)介导的竞争。

  针对以上研究缺口,中科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,操作温室控制尝试,探究了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。尝试第一阶段,研究人员操作不同的本地植物物种驯化土壤微生物群落,并测定了不同植物驯化后的土壤微生物群落多样性。尝试第二阶段,研究人员将来自不同植物驯化过的土壤人工混合,组成不同的植物多样性梯度的驯化土壤(别离是多样性1、2和4),然后在这些土壤里种植外来植物,并测定其生长表示。

图一 尝试设计概念图

  研究成果注解,与低多样性的本地群落(两种本地植物驯化的混合土壤)比拟,高多样性的本地群落(四种本地植物驯化过的混合土壤)对外来植物的反抗更高。本地植物根际土壤微生物群落阐发成果进一步注解,不同本地植物驯化过的土壤真菌病原体群落组成存在显著差异。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负反馈效应更强。本研究首次揭示,土壤微生物介导的外来植物和本地植物之间的竞争是“多样性-入侵性”之间负相关关系的潜在机制。

图二 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

图三 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。

  该研究由德国康斯坦茨大学张致杰博士(第一作者)、中科院东北地理与农业生态研究所刘艳杰研究员(通讯作者)等共同完成,研究成果于近期颁发在国际生态学经典期刊Ecology上。论文信息如下:

  Zhang Z., Liu Y.*, Brunel C. and van Kleunen M. (2020) Evidence for Elton’s diversity‐invasibility hypothesis from belowground. Ecology, https://doi.org/10.1002/ecy.3187.