持久性特征的相似性对于与多年生入侵植物Asclepias syriaca的共存至关重要，但对于一年生入侵植物Conyza canadensis则并非如此

《Journal of Vegetation Science》：Similarity in Persistence Traits Is Important for CoExistence With Perennial Invasive Asclepias syriaca but Not Annual Invasive Conyza canadensis

植物入侵种 trait 空间定位及对本地群落组装的影响研究。采用分层随机抽样法，分析匈牙利Kiskunság地区多年生入侵种A. syriaca与一年生C. canadensis在 persistence（0.858）和 reproduction（0.822） trait 空间中的位置差异，发现A. syriaca位于 trait 空间边缘（0.709），与本地物种相似度较低（D1），其覆盖度与相似物种共存概率呈交互作用，表明环境过滤主导；而C. canadensis位于 centroid 附近（0.578），无显著交互作用，显示随机组装。

　　在干沙质草甸生态系统中，外来入侵物种的生态影响一直是生态学研究的重要议题。本文通过分析匈牙利Kiskunság地区两种常见的外来入侵植物——多年生的Asclepias syriaca（常见的乳草）和一年生的Conyza canadensis（加拿大马齿苋）在区域功能性特征空间中的位置及其对本地物种共存的影响，探讨了外来物种入侵过程中生态机制的复杂性。研究通过结合功能性特征与生态过程，揭示了不同入侵物种如何通过其生态位和资源利用策略影响本地植物群落的结构与功能，为理解入侵生态学提供了新的视角。

功能性特征作为生物体适应环境和资源利用能力的指标，在生态系统研究中具有重要意义。它们不仅反映了物种的生存策略，还影响着物种之间的相互作用。功能性特征的相似性或差异性可以揭示物种之间的竞争关系，以及它们在生态系统中的生态位重叠程度。在入侵生态学中，功能性特征常被用来解释入侵物种的适应性及其对本地物种的影响。根据研究者提出的“达尔文的自然化悖论”，成功入侵的物种需要在与本地物种的相似性与差异性之间取得平衡。一方面，它们需要具备与本地物种相似的特征以适应特定的生态环境；另一方面，它们又需要具备足够的差异性以避免过度竞争，从而占据本地物种未充分利用的生态位。这种机制被称为“生态位限制相似性”，即当物种之间的功能性特征过于相似时，可能导致竞争排斥，从而限制它们的共存。

研究的背景是干沙质草甸生态系统，这种生态系统通常受到强烈的环境压力，例如干旱和贫瘠的土壤条件，使得本地物种的生存和繁衍面临挑战。同时，这类生态系统也更容易受到外来物种的入侵。研究团队通过一个分层随机采样调查，收集了161个25平方米的样方数据，涵盖了主要的自然草甸类型和二次形成的沙质草甸。通过对这些样方中所有植物物种的观察，他们获得了关于外来物种和本地物种功能性特征的信息，为后续分析奠定了基础。

研究的焦点是两种外来入侵物种——Asclepias syriaca和Conyza canadensis。前者是一种多年生的克隆植物，具有较强的适应能力，能够通过其特殊的根系结构（如侧根）在干旱环境中存活并扩展。而后者则是一种一年生的植物，具有较高的繁殖效率和快速的生命周期，使其在被扰动的生境中更容易建立种群。研究者利用三种功能性特征组（包括所有12个特征、与生存相关的特征和与繁殖相关的特征）来评估这两种物种在区域功能性特征空间中的位置，并探讨它们的覆盖程度与本地物种共存之间的关系。

在分析中，研究团队发现，这两种外来物种在区域功能性特征空间中都占据了一定的位置。然而，它们的分布模式有所不同。Asclepias syriaca在所有功能性特征组中都位于区域特征空间的边缘，这表明它在生态适应性方面与本地物种存在显著差异。这种差异可能与其长期的生存策略有关，例如通过克隆繁殖确保种群的持续存在，同时占据本地物种未充分利用的生态位。相比之下，Conyza canadensis更接近区域特征空间的中心，意味着它在生态适应性方面与本地物种更为相似。这种相似性可能使其更容易适应当地的环境条件，从而在该地区具有较高的发生频率。

研究还发现，Asclepias syriaca的覆盖程度与本地物种的共存概率之间存在显著的交互作用。当Asclepias syriaca的覆盖程度较高时，与之功能特征相似的本地物种更有可能出现。这表明，在Asclepias syriaca占据主导地位的生境中，生态位限制相似性可能成为主要的生态过程。换句话说，本地物种如果在功能性特征上与Asclepias syriaca相近，就可能更容易与其共存，因为它们能够适应类似的环境条件。然而，当Asclepias syriaca的覆盖程度较低时，与其功能特征差异较大的物种也有可能共存。这种现象可能反映了生态位限制相似性的作用，即当本地物种与入侵物种的功能性特征差异较大时，它们之间的竞争可能减弱，从而允许共存。因此，Asclepias syriaca的覆盖程度可能对本地物种的共存模式产生显著影响，尤其是在其高度发达的区域。

相反，Conyza canadensis的覆盖程度对本地物种的共存概率没有显著影响。这表明，在Conyza canadensis占据主导地位的生境中，本地物种的共存模式可能更多地受到随机过程的影响。Conyza canadensis作为一种一年生植物，其快速的生命周期和高效的繁殖策略可能使其更容易在短时间内占据生境，但同时也可能因为其与本地物种的相似性较低，而不会对本地物种的共存产生显著的生态压力。这种现象可能反映了生态位限制相似性在某些情况下并不适用，或者在特定的生态背景下，环境过滤（environmental filtering）可能成为主导的生态机制。

研究的另一个重要发现是，两种外来物种在功能性特征空间中的位置与它们的生态策略密切相关。Asclepias syriaca作为一种多年生克隆植物，其功能性特征更偏向于长期生存和资源积累，这使得它在生态系统中具有较强的持久性。这种特性可能使其更容易在环境压力较大的生境中占据主导地位，并对本地物种的共存产生显著影响。而Conyza canadensis作为一种一年生植物，其功能性特征更偏向于快速繁殖和扩散，这使得它能够在被扰动的生境中迅速建立种群，但其对本地物种的影响可能不如Asclepias syriaca那样显著。这种差异可能反映了两种入侵物种在生态适应性和竞争能力上的不同，以及它们在生态系统中扮演的不同角色。

此外，研究还指出，功能性特征的选择对于理解入侵物种的生态影响至关重要。虽然Asclepias syriaca在功能性特征上与本地物种存在显著差异，但其繁殖特征却与本地物种较为相似，这表明它可能通过适应性特征（如与本地物种相似的叶面积比和干物质含量）来提高其在环境中的生存能力。而Conyza canadensis的繁殖特征则与本地物种的相似性较高，这可能解释了它在该地区的高发生频率。因此，研究者认为，功能性特征的选择应综合考虑不同生态过程的影响，例如环境过滤和生态位限制相似性。

在实际应用中，这些发现对生态保护和管理具有重要意义。Asclepias syriaca的高覆盖程度可能导致本地物种的多样性下降，因为它可能通过其持久性的特征对其他物种形成竞争压力。因此，控制Asclepias syriaca的覆盖程度可能有助于维持本地物种的多样性，特别是在其占据主导地位的生境中。而Conyza canadensis的随机共存模式则表明，它对本地物种的影响可能相对较小，因此在生态保护实践中，可能不需要对其采取严格的控制措施。然而，这并不意味着Conyza canadensis对生态系统没有影响，而是表明其生态作用可能更多地依赖于环境条件和随机过程，而不是与本地物种的直接竞争。

研究还强调了功能性特征在入侵生态学中的重要性。通过比较外来物种与本地物种的功能性特征，可以更准确地评估其生态影响。然而，功能性特征的多样性使得这种评估变得复杂，因为不同的特征可能与不同的生态过程相关。例如，与生存相关的特征（如叶干物质含量和叶面积比）可能更多地影响环境过滤，而与繁殖相关的特征（如种子质量、开花时间等）可能更多地影响生态位限制相似性。因此，研究者建议，在未来的研究中，应更全面地考虑功能性特征的多样性，并结合不同的生态过程进行分析，以更准确地理解入侵物种的生态影响。

最后，研究还指出了当前研究的局限性。尽管研究团队尽可能收集了多种功能性特征的数据，但仍存在一些关键的缺失，例如对地下特征（如根系结构）的研究不足。地下特征对于理解植物的资源利用和竞争策略具有重要意义，因为它们直接影响植物的生存能力和繁殖效率。因此，未来的研究应更加关注地下特征的作用，并结合这些特征进行更全面的分析，以更深入地揭示入侵物种的生态机制和影响。此外，研究还建议，进一步探讨这些模式是否适用于其他生态系统，以及不同生命周期或入侵阶段的物种是否表现出类似的特征分布和共存模式。这将有助于更广泛地理解入侵生态学的普遍规律，并为全球范围内的生态保护和管理提供科学依据。