東北地理所提出二維本地生物多樣性阻抗植物入侵概念框架
明確群落入侵抵抗力的形成機制是外來植物防控的核心科學問題。Charles Elton的生物阻抗假說指出，多樣性能夠增強群落對外來植物入侵的抵抗力。然而，現有研究主要集中于水平多樣性（同一營養級內的多樣性），例如本地植物多樣性與入侵抵抗力之間的正相關關系，忽略了自然群落中多樣性的多維性。自然群落多樣性不僅包括水平多樣性，還包括垂直多樣性（跨營養級多樣性），兩者均應起到阻抗植物入侵的作用，系統研究垂直多樣性在抵御外來植物入侵中的關鍵作用，將有助于拓展生物阻抗假說的理論內涵，為入侵生態學的理論發展提供了新的視角。
中國科學院東北地理與農業生態研究所生物入侵生態學團隊提出了一個“水平多樣性+垂直多樣性共同驅動本地群入侵阻抗力”的概念框架（圖1）。該框架強調，群落入侵阻抗力的解析不僅需要關注水平多樣性，還需深入探討垂直多樣性的作用，系統解析整個群落水平的二維多樣性如何影響外來植物入侵過程，將為受損生態系統的恢復提供理論支撐（圖1）。
圖1水平和垂直方向的多樣性均可以增加群落對植物入侵的抵抗力
水平方向的多樣性（包括物種多樣性、譜系多樣性、功能多樣性、遺傳多樣性）增加群落入侵抵抗力的機制是多樣的本地物種對資源的利用率更高、或者更可能包含對外來植物有強抵抗力的物種。如果入侵植物對互利者的依賴降低，多樣的互利者也可通過促進本地植物的生長增強入侵抵抗力。不同營養級的物種（垂直方向多樣性），如寄生生物、草食者、互利者、捕食者等可以通過與植物的互作影響入侵抵抗力。已有少量研究表明捕食者可以壓制取食本地植物的昆蟲，從而降低入侵植物通過天敵逃避獲得的優勢并增強群落入侵抵抗力。微生物的存在可以增強本地植物多樣性和入侵抵抗力間的正相關關系。理論模型表明物種接近飽和、種間互作更復雜的群落表現出更強的入侵抵抗力。這些表明增加營養級的數量將增加本地群落的入侵抵抗力。
雖然增加水平和垂直多樣性可增強群落入侵抵抗力，但多樣性增加到一定程度后群落入侵抵抗力可能不會再增強。即隨著本地物種多樣性的增加，本地群落可能到達入侵抵抗力閾值，之后入侵抵抗力不會再隨多樣性的增加而增加（圖2）。這可能是因為物種增加并不會繼續增加功能類群數量，但這些冗余的物種對入侵抵抗力可能也是有用的，例如當氣候變化導致某個物種喪失時，另一個之前冗余的物種可以發揮喪失物種的作用，因而群落的入侵抵抗力并不降低。
圖2 兩維度多樣性對本地群落入侵抵抗力的可能作用。當本地群落達到入侵抵抗力閾值后，繼續增加兩維度多樣性不會增加入侵抵抗力。在達到這個閾值前，系統的入侵抵抗力在干擾下不穩定，并且重要物種的喪失會降低入侵抵抗力
目前我們對兩維度多樣性如何影響入侵抵抗力還知之甚少，未來研究應通過野外和控制實驗深入研究它們之間的關系，以及明確達到飽和抵抗力所需的物種閾值。這對于入侵植物的防控實踐和生態系統恢復具有重要意義。例如，這可以幫助我們制定政策以重新引入哪些本地物種以及引入的物種數量，從而促進系統恢復和對外來植物入侵的抵抗力。
以上研究成果發表在生態學旗艦期刊Trends in Ecology & Evolution上，中國科學院東北地理與農業生態研究所生物入侵生態學研究團隊訪問學者、中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所的黃喬喬研究員為第一作者，中國科學院東北地理與農業生態研究所生物入侵生態學研究團隊劉艷杰研究員為通訊作者，德國康斯坦茨大學Mark van Kleunen教授為共同作者。本研究得到了吉林省優秀青年基金項目（20230101364JC）、國家自然科學基金項目（W2411021;32371748）、中國熱帶農業科學院科技創新團隊項目（CATASCXTD202311）的共同資助。
論文信息如下：Huang QQ,van Klennen M,Liu Y*?(2025) Plant invasion resistance due to two-dimensional native.?Trends in?Ecology & Evolution. DOI:?10.1016/j.tree.2025.02.009
附件下載：
吉公網安備22017302000214號
