(資料圖片僅供參考)

由于逃逸了原產(chǎn)地的專(zhuān)食性天敵，外來(lái)植物在入侵地往往表現(xiàn)出比本地植物更快的生長(zhǎng)速度和對(duì)食草動(dòng)物更低的防御能力。除天敵逃逸外，入侵地的養(yǎng)分可利用也是影響外來(lái)植物成功入侵的重要非生物環(huán)境因素，且高的養(yǎng)分可利用性在促進(jìn)植物生長(zhǎng)的同時(shí)，會(huì)降低其防御輸出。然而，在入侵地，養(yǎng)分富集如何影響外來(lái)入侵植物和本地植物間的競(jìng)爭(zhēng)能力、對(duì)食草動(dòng)物的防御能力，及其激素調(diào)控機(jī)理，尚不明確。

基于上述研究空白，中科院東北地理所生物入侵團(tuán)隊(duì)通過(guò)溫室控制實(shí)驗(yàn)，以5對(duì)同屬外來(lái)入侵植物和本地植物為研究對(duì)象，通過(guò)設(shè)置養(yǎng)分添加（低vs. 高），模擬蟲(chóng)食（剪葉vs. 不剪葉）和競(jìng)爭(zhēng)處理（存在競(jìng)爭(zhēng)vs. 不存在競(jìng)爭(zhēng)物種）的三因素交互實(shí)驗(yàn)，擬回答以下兩個(gè)問(wèn)題：（i）與本地植物相比，養(yǎng)分富集是否在促使外來(lái)入侵植物積累更多生物量的同時(shí)，降低其防御物質(zhì)（類(lèi)黃酮和單寧）的輸出；（ii）與本地植物相比，外來(lái)入侵植物是否會(huì)產(chǎn)生較少的用于調(diào)控植物防御的茉莉酸，以及較多的用于調(diào)控植物生長(zhǎng)的赤霉素。

結(jié)果表明：

（1）在無(wú)競(jìng)爭(zhēng)和模擬蟲(chóng)食處理下，高水平的養(yǎng)分添加對(duì)外來(lái)入侵植物總生物量的促進(jìn)作用顯著高于本地植物，而有競(jìng)爭(zhēng)存在時(shí)則呈現(xiàn)出相反的結(jié)果（圖1a，b）。單種時(shí)，模擬蟲(chóng)食會(huì)顯著的植物的總生物量，但存在競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，模擬蟲(chóng)食對(duì)植物的總生物量無(wú)顯著影響。此外，競(jìng)爭(zhēng)和模擬蟲(chóng)食顯著地增加了植物的根質(zhì)比，而高養(yǎng)分添加顯著降低了植物的根質(zhì)量比。

（2）競(jìng)爭(zhēng)可以誘導(dǎo)植物分泌更多的類(lèi)黃酮和單寧（圖2b, d）。模擬蟲(chóng)食處理下，相較于低養(yǎng)分添加，高養(yǎng)分添加會(huì)顯著降低外來(lái)植物葉片中的類(lèi)黃酮含量，而對(duì)本地植物葉片中的類(lèi)黃酮含量無(wú)顯著影響（圖2a）。

（3）外來(lái)入侵植物葉片中的赤霉素和茉莉酸含量高于本地植物（圖3a, b）。

綜上，養(yǎng)分添加對(duì)外來(lái)入侵植物和本地植物生長(zhǎng)差異的影響取決于是否存在競(jìng)爭(zhēng)物種。此外，在養(yǎng)分可利用性增加和蟲(chóng)食壓力下，外來(lái)入侵植物可以比本地植物更有效的調(diào)節(jié)防御組分類(lèi)黃酮的輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速生長(zhǎng)。因此，控制入侵地的養(yǎng)分富集速率有助于減緩?fù)鈦?lái)植物的入侵速率。

以上研究成果發(fā)表在美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)期刊Ecological Applications上，中科院東北地理所生物入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)特別研究助理單利平博士為第一作者，劉艷杰研究員為通訊作者，中科院東北地理所訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者Ayub M.O. Oduor與中科院武漢植物園黃偉研究員為共同作者。研究得到了中國(guó)科學(xué)院人才項(xiàng)目（Y9B7041001）和中科院國(guó)際人才計(jì)劃項(xiàng)目（2021VBB0004）的支持。

標(biāo)簽： 生物入侵 養(yǎng)分富集