入侵植物适应性行为与网络连接度对多层生态网络群落组成的调控机制

这篇研究通过构建多层生态网络模型，揭示了入侵植物的适应性行为（adaptive behavior）和网络连接度（connectance）如何共同调控本地群落的持久性（community persistence）和多样性-入侵成功率关系（diversity-invasion success relationship）。研究发现，无论是否存在适应性行为，入侵植物的连接度（F1 /F2 ）均显著影响群落持久性，而适应性行为能将负向多样性-入侵关系转化为U型或正向关系，为入侵生态学提供了新的理论视角。

　　

引言

入侵物种对生物多样性和生态系统功能的影响已成为全球性议题。尽管大量研究关注食物网中适应性行为的动态调控作用，但关于入侵植物在多层网络（multilayered networks）中如何通过适应性行为影响群落组成的机制仍不清楚。本研究基于Yan（2022）的多层网络模型，整合了植物-传粉者（mutualistic subnetwork）和植物-植食者（antagonistic subnetwork）两个子网络，探讨入侵植物的连接度（F₁
为传粉者链接比例，F₂
为植物竞争链接比例）和适应性行为（动态调整互惠作用强度）对本地群落的影响。

材料与方法

研究系统
模型构建以三层网络（植物S_p
、传粉者S_m
、植食者S_h
）为基础，引入入侵植物后设置三种链接规则：随机链接（Random）、从高到低链接（Most-to-Least）和从低到高链接（Least-to-Most）。入侵植物与本地物种的互作强度通过归一化连接度（F₁
和F₂
）量化。

群落动态模型
模型方程（1-5）描述了物种密度随时间的变化，其中适应性行为通过动态调整互惠系数α_kl
^pm
实现。模拟中，入侵植物初始丰度设为U[0.1, 2]，本地物种为U[0.1, 10]，竞争和互惠系数服从半正态分布。

结果

群落持久性
无论是否存在适应性行为，入侵植物连接度（F₁
）增加均显著降低群落持久性（图1）。当F₂
固定时，群落持久性与F₁
呈反向驼峰关系，表明中等竞争强度下入侵抑制效应最强。适应性行为放大了连接度的影响，尤其在Least-to-Most规则下（图1d）。

多样性-入侵关系
无适应性行为时，本地多样性与入侵成功率呈显著负相关（图2a-c）。而适应性行为可逆转这一关系：Least-to-Most规则下转为正相关（图2d），Random和Most-to-Least规则下则呈现U型关系（图2e-f）。这种差异源于入侵植物对低连接度传粉者的优先利用，或高连接度传粉者驱动的生态位释放。

讨论

研究首次揭示了适应性行为在多层网络入侵中的双重作用：一方面，通过资源重分配促进入侵成功；另一方面，通过竞争-互惠权衡调控群落稳定性。连接度规则（如Least-to-Most）通过影响入侵植物与专性/广谱传粉者的互作，进一步塑造多样性-入侵关系的非线性模式。这些发现为理解真实生态系统中“入侵悖论”（invasion paradox）提供了机制性解释，并强调未来需整合本地物种的适应性响应（如传粉竞争）以完善模型预测。

数据可用性

模型代码可应要求提供。