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(jī)制是外來植物防控的核心科學(xué)問題。Charles Elton的生物阻抗假說指出，多樣性能夠增強(qiáng)群落對外來植物入侵的抵抗力。然而，現(xiàn)有研究主要集中于水平多樣性（同一營養(yǎng)級內(nèi)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(guān)關(guān)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(yǎng)級多樣性），兩者均應(yīng)起到阻抗植物入侵的作用，系統(tǒng)研究垂直多樣性在抵御外來植物入侵中的關(guān)鍵作用，將有助于拓展生物阻抗假說的理論內(nèi)涵，為入侵生態(tài)學(xué)的理論發(fā)展提供了新的視角。
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)團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)“水平多樣性+垂直多樣性共同驅(qū)動(dòng)本地群入侵阻抗力”的概念框架（圖1）。該框架強(qiáng)調(diào)，群落入侵阻抗力的解析不僅需要關(guān)注水平多樣性，還需深入探討垂直多樣性的作用，系統(tǒng)解析整個(gè)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(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)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(jī)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(qiáng)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(jìn)本地植物的生長增強(qiáng)入侵抵抗力。不同營養(yǎng)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(yōu)勢并增強(qiáng)群落入侵抵抗力。微生物的存在可以增強(qiáng)本地植物多樣性和入侵抵抗力間的正相關(guān)關(guān)系。理論模型表明物種接近飽和、種間互作更復(fù)雜的群落表現(xiàn)出更強(qiáng)的入侵抵抗力。這些表明增加營養(yǎng)級的數(shù)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(qiáng)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(huì)再增強(qiáng)。即隨著本地物種多樣性的增加，本地群落可能到達(dá)入侵抵抗力閾值，之后入侵抵抗力不會(huì)再隨多樣性的增加而增加（圖2）。這可能是因?yàn)槲锓N增加并不會(huì)繼續(xù)增加功能類群數(shù)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(dāng)氣候變化導(dǎo)致某個(gè)物種喪失時(shí)，另一個(gè)之前冗余的物種可以發(fā)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(dāng)本地群落達(dá)到入侵抵抗力閾值后，繼續(xù)增加兩維度多樣性不會(huì)增加入侵抵抗力。在達(dá)到這個(gè)閾值前，系統(tǒng)的入侵抵抗力在干擾下不穩(wěn)定，并且重要物種的喪失會(huì)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(yīng)通過野外和控制實(shí)驗(yàn)深入研究它們之間的關(guān)系，以及明確達(dá)到飽和抵抗力所需的物種閾值。這對于入侵植物的防控實(shí)踐和生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)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(shù)量，從而促進(jìn)系統(tǒng)恢復(fù)和對外來植物入侵的抵抗力。
以上研究成果發(fā)表在生態(tài)學(xué)旗艦期刊Trends in Ecology & Evolution上，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(duì)訪問學(xué)者、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所的黃喬喬研究員為第一作者，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(duì)劉艷杰研究員為通訊作者，德國康斯坦茨大學(xué)Mark van Kleunen教授為共同作者。本研究得到了吉林省優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目（20230101364JC）、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（W2411021;32371748）、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)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
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