观赏植物在美国的归化过程取决于其栽培方式以及该地区的历史土地覆盖状况

《Ecography》：Naturalization of ornamental plants in the United States depends on cultivation and historical land cover context

景观背景依赖性非本土植物自然化研究：基于美国3949种观赏植物栽培史与土地覆盖的广义加性混合模型分析，揭示短寿命、耐阴和自花授粉等 ruderal 特性在草地景观中促进自然化，而在森林景观中长寿命和耐阴物种更易成功。栽培时长与苗圃目录数量显著提升自然化概率，农业用地转变类型（如林转牧）影响物种特性适应度。

　　植物入侵是一个复杂的过程，受到多种因素的共同影响，包括人类活动、环境条件以及物种自身的特性。近年来，随着全球范围内人类活动的扩展，越来越多的外来植物被引入并最终在新的环境中自然化，即能够在没有人类持续干预的情况下自我繁殖并建立稳定的种群。这些自然化的植物中，有些甚至会成为入侵物种，对当地生态系统造成显著影响。研究植物自然化与环境、人类活动之间的关系，有助于理解生物入侵的机制，并为生态管理和生物多样性保护提供科学依据。

在研究植物自然化的过程中，人类的栽培活动被认为是一个关键因素。许多自然化的植物最初是通过人为栽培引入的，因此，栽培历史和范围在植物能否成功自然化方面起着重要作用。此外，自然化还受到景观类型的影响，例如森林和草地。不同景观类型下，植物的自然化可能需要不同的适应性特征，这表明植物的自然化并非单一因素决定，而是与环境背景密切相关。

研究发现，植物在被引入后，如果在某一地区被栽培的时间更长，或者被引入的栽培范围更广，那么其自然化的可能性就更高。这种现象与“传播压力”密切相关，即栽培范围越大，传播的种子数量越多，自然化的概率也越高。然而，这一过程并非完全由栽培历史决定，植物的某些特定特征，如生长周期、对光照的需求以及繁殖方式，也会影响其自然化的可能性。例如，短生命周期的植物、不耐阴的植物以及能够自花授粉的植物，往往更容易在频繁受到干扰的环境中自然化。然而，这些特征是否在所有环境中都具有优势，仍需进一步探讨。

森林和草地是两种截然不同的景观类型，它们在自然干扰的频率和强度上存在显著差异。森林通常具有较为稳定的环境，光照较弱，植物之间的竞争更为激烈，而草地和灌木丛则相对开放，受到更多的自然干扰，如火灾和放牧。因此，在不同的景观背景下，植物自然化的机制可能有所不同。例如，在森林中，耐阴且具有较长生命周期的植物更有可能自然化，而这些特征在草地环境中可能并不具备同样的优势。研究还发现，当农业用地向森林或草地转变时，植物的自然化能力会受到景观类型的影响。在森林景观中，土地利用转换为牧场可能比转换为农田更有利于具有干扰适应能力的植物自然化，而在草地景观中，农业用地向森林的转换可能反而有利于耐阴且寿命较长的植物自然化。

这一研究通过分析美国本土以外的3949种观赏性非本地植物，结合历史土地覆盖和土地利用变化的数据，探讨了植物自然化与景观背景之间的关系。研究发现，植物的自然化不仅受到其自身特性的影响，还与引入时所处的景观类型密切相关。在高森林覆盖率的地区，耐阴且寿命较长的植物更容易自然化，而在高草地覆盖率的地区，短生命周期、不耐阴以及能够自花授粉的植物则更可能成功自然化。这表明，虽然干扰适应性特征在植物自然化过程中起着重要作用，但它们的有效性依赖于具体的环境背景。

此外，研究还发现，农业用地的转换对植物自然化的影响显著。当农业用地被转换为牧场时，干扰适应性植物更容易在这些新环境中自然化。而在农业用地向森林的转换过程中，某些植物的自然化能力却与干扰适应性特征呈负相关。这可能是因为牧场环境提供了更适合干扰适应性植物生长的条件，而森林环境则对这些植物的自然化形成了一定的限制。相反，当农业用地被遗弃并重新转化为草地时，干扰适应性植物在这些环境中更容易自然化。这一发现与先前的研究结果一致，表明农业用地的转换对植物自然化具有重要的影响。

研究还强调了历史数据在分析植物自然化过程中的重要性。通过结合历史栽培记录和土地利用变化数据，可以更全面地理解植物自然化的驱动因素。这不仅有助于识别哪些植物更可能自然化，还能够揭示自然化过程中的生态机制。例如，某些植物可能因为其对特定干扰类型（如放牧或火灾）的适应性而更容易在某些景观中自然化。此外，研究还发现，植物的自然化可能受到气候因素的影响，例如森林生态系统通常比草地生态系统接收更多的降水，这可能间接提高了植物自然化的可能性。

在讨论部分，研究者指出，虽然干扰适应性特征在某些景观中具有优势，但它们并非在所有情况下都能促进植物自然化。例如，在高草地覆盖率的地区，自花授粉的植物自然化的概率反而较低，这可能与草地生态系统中较高的传粉者多样性有关。此外，研究还发现，某些植物的自然化可能与农业用地的遗弃密切相关，尤其是在某些历史时期，如20世纪30年代，由于干旱和农业实践的不可持续性，大量农业用地被遗弃，这为干扰适应性植物的自然化提供了机会。

研究的局限性在于，它主要基于粗粒度的景观数据和二元的植物特征，未能充分考虑更精细的生态异质性以及更复杂的植物生命周期特征。因此，未来的研究可以采用更高分辨率的数据和更全面的植物特性分析，以更准确地预测植物自然化的可能性。此外，研究未考虑植物在不同地区之间的扩散过程，这可能影响结果的解释。例如，某些植物可能在其他地区已经自然化，随后扩散到新的地区，而非独立地从栽培中自然化。

总的来说，这项研究揭示了植物自然化与栽培历史、景观类型以及土地利用变化之间的复杂关系。它强调了人类活动在植物入侵过程中的关键作用，并指出干扰适应性特征的有效性取决于具体的环境背景。通过整合历史栽培和土地利用数据，可以更深入地理解植物自然化的生态机制，并为生态管理和生物多样性保护提供科学支持。未来的研究应进一步探讨更精细的生态异质性和植物特性，以更全面地揭示植物自然化的驱动因素。