東北地理所在富營(yíng)養(yǎng)化和福壽螺入侵對(duì)外來(lái)植物入侵影響方面取得新進(jìn)展
人類活動(dòng)和全球氣候變化的加劇導(dǎo)致許多生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷著外來(lái)植物與外來(lái)動(dòng)物的同時(shí)入侵。 “入侵崩潰假說(shuō)”（Invasional meltdown hypothesis）認(rèn)為，多種外來(lái)生物在入侵同一生態(tài)系統(tǒng)時(shí)會(huì)相互促進(jìn)彼此的入侵進(jìn)程，加劇對(duì)本地群落的負(fù)面影響。盡管該假說(shuō)得到了許多實(shí)證研究的支持，但對(duì)于水生生態(tài)系統(tǒng)中來(lái)自同一產(chǎn)地的外來(lái)植物與外來(lái)植食性動(dòng)物的協(xié)同入侵機(jī)制仍缺乏足夠關(guān)注。因協(xié)同進(jìn)化歷史的差異，外來(lái)植食性動(dòng)物對(duì)與其同一原產(chǎn)地的外來(lái)植物產(chǎn)生的負(fù)面影響要弱于對(duì)本地植物產(chǎn)生的負(fù)面影響。因此，似然競(jìng)爭(zhēng)（Apparent competition）可能會(huì)調(diào)控兩者的協(xié)同入侵過(guò)程。另外，除生物入侵外，水體富營(yíng)養(yǎng)化也成為威脅淡水生態(tài)系統(tǒng)健康的重要環(huán)境問(wèn)題，其是否會(huì)與生物入侵互作影響本地群落也有待明確。
圖1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖
針對(duì)以上研究空白，中科院東北地理所生物入侵生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)與中科院亞熱帶所洞庭湖站研究人員共同合作實(shí)施了一個(gè)中宇宙實(shí)驗(yàn)，探究水體富營(yíng)養(yǎng)化如何影響外來(lái)動(dòng)物福壽螺與外來(lái)水生植物粉綠狐尾藻的共同入侵以及三者如何交互影響本地植物群落。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示：對(duì)由三種水生植物組成的本地群落分別施加入侵動(dòng)物福壽螺（有采食vs無(wú)采食）、入侵植物粉綠狐尾藻（有植物入侵vs無(wú)植物入侵）和養(yǎng)分富集（是與否）的全因子處理。
結(jié)果表明：
（1）富營(yíng)養(yǎng)化顯著增加了本地植物群落的地上生物量，但不影響入侵植物粉綠狐尾藻的地上生物量（圖2）。因此，養(yǎng)分富集降低了群落中入侵植物粉綠狐尾藻的生物量占比（圖3b）。
圖2 不同處理下本地植物群落地上生物量的差異
（2）福壽螺入侵顯著降低本地植物群落的地上生物量（圖2），對(duì)外來(lái)植物粉綠狐尾藻的地上生物量也造成一定的負(fù)面效應(yīng)（圖3a）。總體而言，福壽螺入侵顯著提高了入侵植物粉綠狐尾藻在群落中的生物量占比（圖3b）。
圖3 不同處理下入侵植物地上生物量（a）及其在群落中的生物量占比（b）的差異
（3）進(jìn)一步的取食傾向?qū)嶒?yàn)結(jié)果表明，福壽螺取食顯著降低本地植物黑藻和苦草的生物量，而對(duì)本地植物穗狀狐尾藻與入侵植物粉綠狐尾藻的生物量影響不大（圖4）。
圖4福壽螺取食對(duì)外來(lái)植物（粉綠狐尾藻）和本地植物（黑藻、苦草、穗狀狐尾藻）生物量的影響
（4）福壽螺生長(zhǎng)與繁殖的記錄數(shù)據(jù)表明，入侵植物粉綠狐尾藻的存在極大地提高了入侵動(dòng)物福壽螺的產(chǎn)卵量（圖5a）；并且，富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致入侵動(dòng)物福壽螺的生物量顯著增加（圖5b）。
圖5 不同處理下福壽螺的產(chǎn)卵量（a）和生物量增加量（b）的差異
綜上，外來(lái)動(dòng)物福壽螺入侵可能會(huì)提高外來(lái)植物粉綠狐尾藻的入侵風(fēng)險(xiǎn)；而外來(lái)植物粉綠狐尾藻的存在也極大地提高了外來(lái)動(dòng)物福壽螺的適合度，本研究為水生生態(tài)系統(tǒng)中外來(lái)動(dòng)植物的協(xié)同入侵機(jī)制解析提供了新視角。同時(shí)，研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)對(duì)于已經(jīng)被一種外來(lái)生物入侵的淡水或濕地生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)該優(yōu)先考慮防控其被其他物種進(jìn)一步入侵。
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)已畢業(yè)碩士研究生晏益民與訪問(wèn)學(xué)者Ayub Oduor為論文共同第一作者，劉艷杰研究員為通訊作者，中科院亞熱帶所洞庭湖站李峰研究員與謝永宏研究員為共同作者。研究得到了中國(guó)科學(xué)院人才項(xiàng)目（Y9B7041001；2021VBB0004）、國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目（42171062）以及湖南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022NK2058,；2022NK2059）的支持。
論文信息如下：Yan, Y., Oduor, A.M.O., Li, F., Xie, Y. and Liu, Y*. (2022), Opposite effects of nutrient enrichment and an invasive snail on the growth of invasive and native macrophytes. Ecological Applications. Accepted Author Manuscript e2737. DOI: 10.1002/eap.2737
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