基于功能性状多维性理解外来物种入侵的达尔文归化难题

达尔文归化难题是进行外来物种入侵预测的重要理论依据,然而,达尔文归化假说和预适应假说却预测了2种截然不同的结果。事实上,达尔文归化难题争论的焦点是物种间的差异性还是相似性促进了外来物种的成功入侵,究其原因可能是忽略了功能性状的多维性。所谓功能性状的多维性,就是不同的功能性状可能代表着不同的生态功能轴,外来物种的入侵是多个维度上不同生态过程的综合结果。本研究以现代物种共存理论为基础,构建了一个基于环境过滤和适合度差异2个维度的入侵预测模型框架,不同维度对应着不同的功能性状以及不同的种间相似性关系。该预测模型表明,在环境过滤维度上与本地物种性状趋同,同时,在适合度维度上与本地物种性状趋异的外来物种是潜在的入侵物种,而其危害程度主要取决于本地群落的构建过程。该模型框架可为外来物种入侵预警提供理论依据,也可为生物多样性保护、外来物种的防治与管理等提供实践指导。

菌根真菌可减少植物的适应性差异,但其共存取决于植物内在菌根反应的差异

植物-丛枝菌根真菌(AMF)可以调节竞争植物之间的土壤资源,以影响植物资源的捕获和适应性,使AMF成为植物共存的潜在媒介。本研究使用6种菌根状态不同的植物物种,通过生态位和适应性差异评估植物共存。在有或没有AMF的情况下,将15对竞争植物种植在一起。AMF对共存的影响是通过参数化成对的Lotka-Volterra植物竞争模型来确定的。通过比较在没有与AMF竞争的情况下生长的单个植物的枝条生物量与没有AMF的枝条生物量来确定6种植物物种对AMF的响应。研究结果表明,接种AMF减少了竞争者之间的适应度差异,但AMF介导的共存程度取决于竞争植物物种的身份。竞争植物物种之间更大的AMF响应差异减少了生态位重叠并增加了共存。这些结果说明,虽然AMF通常会减少适应性差异,但AMF的均衡效应并不总是足以克服由于生态位重叠导致的竞争不平衡,因此并不总是导致共存。相反,不同植物物种对AMF的内在生长反应可以预测生态位重叠减少,进而导致共存。这表明菌根依赖是一种旨在降低与竞争植物物种的生态位重叠程度,从而实现更多共存的植物策略。

物种共存理论研究进展

群落内的多物种如何共存是群落生态学的核心研究内容之一。经典的物种共存理论强调物种之间的生态位分化,注重具体共存机制的研究。这种以具体共存机制为研究对象的方法一定程度上促进了当代物种共存理论框架的形成。在当代物种共存理论框架下,物种间的差异被划分为两类综合性的抽象差异——生态位差异和平均适合度差异,前者促进物种共存,对应稳定化机制;后者导致竞争排除,对应均等化机制。本文在简要回顾经典物种共存理论的基础上,介绍了当代物种共存理论的框架(包括理论的形成和定义)、基于该理论的部分实验验证工作及其在一些重要生态学问题中的应用。当代物种共存理论不仅揭示了群落内物种是如何共存的这一基本理论问题,更重要的是在全球变化的背景下该理论对生物多样性的保护和管理具有重要的应用价值。期望本文的介绍有助于国内生态学和生物多样性工作者了解当代物种共存理论,并将其应用于群落构建和生物多样性维持机制等方面的研究。