東北地理所與康斯坦茨大學合作在“多樣性-入侵性”關系研究中取得新進展
在生物入侵生態學研究領域，本地生物多樣性與外來生物入侵之間的關系長久以來成為群落可入侵性探討的焦點問題。1958年，英國生態學家Charles Elton提出經典的“多樣性-入侵性”假說，認為本地群落物種多樣性越高對外來生物入侵的抵抗能力越強。盡管該假說被提出之后得到了許多模型或實驗研究的支持，但是一方面，實驗大多在驗證“多樣性-入侵性”的負相關關系，未具體探究其機制；另一方面，理論都以資源競爭作為機制來探討“多樣性-入侵性”的關系，忽略了天敵（例如土壤微生物）介導的競爭。
針對以上研究缺口，中科院東北地理與農業生態研究所生物入侵生態學研究團隊與德國康斯坦茨大學生態學研究團隊借鑒植物-土壤反饋的研究方法，利用溫室控制實驗，探究了本地植物多樣性如何通過土壤微生物調控外來植物的入侵過程。實驗第一階段，研究人員利用不同的本地植物物種馴化土壤微生物群落，并測定了不同植物馴化后的土壤微生物群落多樣性。實驗第二階段，研究人員將來自不同植物馴化過的土壤人工混合，組成不同的植物多樣性梯度的馴化土壤（分別是多樣性1、2和4），然后在這些土壤里種植外來植物，并測定其生長表現。
圖一 實驗設計概念圖
研究結果表明，與低多樣性的本地群落（兩種本地植物馴化的混合土壤）相比，高多樣性的本地群落（四種本地植物馴化過的混合土壤）對外來植物的抵抗更高。本地植物根際土壤微生物群落分析結果進一步表明，不同本地植物馴化過的土壤真菌病原體群落組成存在顯著差異。因此，研究人員推斷本地植物物種多樣性越高的植物群落，可能具有更高的植物病原體多樣性，因而對外來植物產生負反饋效應更強。本研究首次揭示，土壤微生物介導的外來植物和本地植物之間的競爭是“多樣性-入侵性”之間負相關關系的潛在機制。
圖二 不同本地植物多樣性梯度馴化土壤下外來植物的地上生物量差異
圖三 不同本地植物馴化過的土壤細菌（a,d），真菌（b,e）和真菌病原體（c,f）群落組成的差異（β多樣性和非共享的ASV）。不同顏色代表不同本地植物。NMDS圖中，不同點代表土壤樣品。
該研究由德國康斯坦茨大學張致杰博士（第一作者）、中科院東北地理與農業生態研究所劉艷杰研究員（通訊作者）等共同完成，研究成果于近期發表在國際生態學經典期刊Ecology上。論文信息如下：
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.
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吉公網安備22017302000214號
